Простейший двигатель, который работает от свечи

Los4inin › Блог › Диагностика ДВС по состоянию свечей

Спойлер: я не занимаюсь диагностикой автомобилей по интернету, просто добавил эту статью так как счел ее интересной, не надо отправлять мне фото своих свечей и просить совета.

Свечи зажигания, эти простые на вид соединения металла и керамики являются важнейшим элементом в работе двигателя. Даже по внешнему виду свечи можно многое сказать как о работе двигателя в целом, так и об отдельных его узлах.

Осмотр свечи нужно проводить после продолжительной работы двигателя, идеальным вариантом будет осмотр свечи после длительной поездки по загородному шоссе. Ошибкой некоторых автолюбителей, например является то, что после холодного старта двигателя при минусовой температуре и неустойчивой его работе первым делом выкручивают свечи и увидев черный нагар, делают поспешные выводы. А ведь этот нагар мог образоваться во время работы двигателя в режиме холодного старта, когда смесь принудительно обогащается, а неустойчивая работа могла быть следствием скажем плохого состояния высоковольтных проводов.

Поэтому, если вас что-то не устраивает в работе двигателя, и вы решили сделать диагностику его работы с помощью свечей нужно проехать на изначально чистых свечах минимум километров 250-300 лучше еще больше и только после этого делать какие-то выводы.

На фото №2 типичный пример свечи от двигателя с повышенным расходом топлива. Центральный электрод покрыт бархатисто-черным нагаром. Причин тому несколько: богатая воздушно-топливная смесь (неправильная регулировка карбюратора или неисправность инжектора), засорение воздушного фильтра.

Работа двигателя на освинцованном бензине приводит к образованию токопроводящих отложений желтовато-коричнегого цвета, также снижающих вероятность образования искры на свече. При комнатной температуре наличие проводящих отложений приборами(омметр) не фиксируется.

Свеча на фото № 6 вывернута из неработающего цилиндра. Центральный электрод, его юбка покрыты плотным слоем масла смешенного с каплями несгоревшего топлива и мелкими частицами от разрушений, произошедшими в этом цилиндре. Причина этого — разрушение одного из клапанов или поломка перегородок между поршневыми кольцами с попаданием металлических частиц между клапаном и его седлом. В данном случае двигатель “троит” уже не переставая, заметна значительная потеря мощности, расход топлива возрастает в полтора, два раза. Выход один — ремонт.

Фото № 8 Электрод свечи оброс зольными отложениями, цвет не играет решающей роли, он лишь свидетельствует о работе топливной системы. Причина этого нароста — сгорание масла вследствие выработки или залегания маслосъемных поршневых колец, неудовлетворительного состояния маслоотражательных колпачков. У двигателя повышенный расход масла, при перегазовках из выхлопной трубы сильное, синее дымление, запах выхлопа похож на мотоциклетный.

Фото № 9 Разрушение керамического изолятора. Причины возникновения: резкое изменение температуры, например при охлаждении свечи, выкрученной с горячего мотора, в холодной воде. В некоторых случаях разрушение может быть вызвано дефектом самой свечи (брак или подделка), либо механическим повреждением, например в результате падения.

Признаки эрозии электродов: двигатель плохо заводится, “троит”, неустойчиво работает даже после прогрева, пропускает зажигание, не развивает требуемой мощности.

Фото № 11 Забрызгивание свечи бензином. Часто происходит из-за неисправности системы зажигания или карбюратора / инжектора (льёт). Зимой может происходить из-за того, что бензин, попавший в камеру сгорания, не успевает испариться и оседает на свечах зажигания и стенках цилиндров. Выход — вывернуть свечи и промыть их спиртом и дать высохнуть, либо продуть воздухом.
Если вы хотите, чтобы с работой вашего двигателя было меньше проблем, не вспоминайте о свечах только тогда, когда мотор отказывается работать. Производитель гарантирует безотказную работу свечи на исправном двигателе 30 тыс. километров пробега. Но и вы в свою очередь не забывайте с каждой заменой масла или в среднем каждые 10 тыс. километров пробега проверять состояние свечей. Прежде всего, это регулировка зазора до требуемой величины, удаление нагара. Нагар удалять лучше металлической щеткой, от пескоструйной обработки разрушается керамика центрального электрода, и вы рискуете получить копию с фото № 7.

Рекомендуется периодически менять свечи местами, это связано с разными температурными режимами работы цилиндров.

Los4inin › Блог › Диагностика ДВС по состоянию свечей

Виды, устройство и принцип работы свечей зажигания

Свеча зажигания — это важнейший элемент системы зажигания двигателя, который непосредственно осуществляет воспламенение топливовоздушной смеси в камере сгорания. В современных автомобилях используются свечи различных конструкций и эксплуатационных параметров, но все они имеют сходный принцип работы.

Читать еще: Делаем стол для мастерской из металлолома

Устройство и роль в автомобиле

Базовая конструкция свечи включает в себя следующие элементы:

Корпус из металла с нанесенной на внешнюю сторону резьбой для крепления свечи в головке блока цилиндров. Он также выполняет функцию отвода излишков тепла и служит проводником от «массы» к боковому электроду.
Изолятор. Он, как правило, имеет ребристую поверхность, что удлиняет фактический путь поверхностных токов и предотвращает пробой по поверхности.
Центральный и боковой электроды, между которыми возникает искра, воспламеняющая топливовоздушную смесь. Боковой электрод выполняют из стали, легированной никелем и марганцем. Центральный — из благородных металлов, что обеспечивает возможность самоочищения электрода.
Контактный вывод для крепления свечи к высоковольтным проводам системы зажигания. Соединение может быть резьбовым или с защелкивающимся контактом.

В устройстве автомобильной свечи системы зажигания также может быть предусмотрен резистор. Его основной задачей является подавление помех, создаваемых системой зажигания. Сопротивление может варьироваться от 2 кОм до 10 кОм.

Свечи, используемые в двигателях внутреннего сгорания, также называют искровыми. Они формируют искру на каждом такте сжатия (либо сжатия и выпуска при применении двухвыводных катушек зажигания), воспламеняя топливовоздушную смесь в определенный момент, на протяжении всего времени работы мотора. На каждый цилиндр двигателя, как правило, приходится одна свеча (за исключение двигателей типа Twinspark), которая ввинчивается при помощи резьбы в специальные отверстия в корпусе головки блока цилиндров. Рабочая часть при этом находится в камере сгорания двигателя, а ее контактный вывод снаружи.

Неправильно выполненная затяжка свечей может привести к неустойчивой работе мотора. Недостаточная затяжка способствует понижению компрессии в камере сгорания. При слишком сильной затяжке могут произойти механические деформации.

Принцип работы и характеристики

Основной задачей свечи является формирование искры и ее поддержание в течение необходимого количества времени. Для этого низкое напряжение от аккумулятора автомобиля преобразуется в высокое (до 40 000 В) в катушке зажигания, а затем поступает на электроды свечи, между которыми выполнен зазор. «Плюс» от катушки приходит на центральный электрод, «минус» — на боковом от двигателя.

В момент формирования напряжения на электродах («плюс» от катушки на центральном и «минус» на боковом от двигателя), достаточного для преодоления (пробоя) сопротивления среды в зазоре, между ними возникает искра.

Значение искрового зазора

Искровой зазор — главный параметр свечей зажигания. Он определяет минимальное расстояние между электродами, обеспечивающее формирование искры достаточного размера и возможность пробоя соответствующего слоя среды (топливовоздушной смеси, находящейся под давлением).

Искровой зазор

Величина зазора должна находиться в пределах, заданных производителем. Если зазор будет слишком большим — энергии искрового разряда может не хватить для поддержания необходимого времени горения свечи и смесь может не воспламениться. С другой стороны, слишком малый зазор приведет к прогоранию электродов и повышенному износу свечей.

Величина искрового зазора отличается в зависимости от режима работы двигателя и его типа и производителя. Нижний порог искрового зазора может быть около 0,4 мм, а верхний доходить до 2 мм.

Для проверки величины искрового зазора используется специальный инструмент — щуп, который может быть округлым или плоским. Второй тип более прост в использовании, но дает погрешность, поскольку не учитывает износ поверхности электродов. Подгонку зазора под необходимый размер выполняют вручную подгибанием бокового электрода.

Что такое калильное число

Не менее важным параметром является калильное число. Оно определяет тепловые свойства конструкции и демонстрирует, при каком давлении в камере сгорания может произойти неконтролируемое самовоспламенение топливовоздушной смеси (калильное зажигание). Простыми словами, чем больше будет калильное число, тем меньше свеча будет разогреваться в процессе работы двигателя.

Конструкции с разным калильным числом применяются соответственно типу мотора, режиму и условиям его работы. Так, в летнее время и при повышенных нагрузках оптимально использовать конструкции с большим калильным числом, а зимой или при спокойной езде в городской черте — с меньшим.

Свечи с низким калильным числом устанавливаются в моторах с малым уровнем давления, работающих на топливе с небольшим октановым числом. Конструкции с высоким калильным числом наоборот используются в двигателях с повышенной компрессией и высокой температурной нагруженностью камеры сгорания.

Виды и маркировка

Чтобы не ошибиться при выборе модели, следует обратить внимание на маркировку приобретаемых свечей зажигания. У каждого производителя она своя.

Первый параметр — это, как правило, диаметр резьбы и форма опорной поверхности, демонстрирующие возможность фактической установки свечи на конкретный двигатель.

Символ R (Р) зачастую свидетельствует о присутствии в конструкции резистора. Далее, указывается калильное число, величина искрового зазора и материал, из которого выполнены электроды.

По количеству электродов свечи зажигания разделяют на два вида:

Одноэлектродные.
Многоэлектродные — они имеют несколько боковых электродов. Искра возникает с тем из них, у которого наименьшее сопротивление.

В зависимости от величины калильного числа свечи разделяют на:

горячие с калильным числом от 11 до 14;
средние — от 17 до 19;
холодные — от 20 и выше;
унифицированные — от 11 до 20.

Свечи зажигания с различным числом электродов

По типу материала центрального электрода свечи зажигания различают:

иридиевые;
иттриевые;
вольфрамовые;
платиновые;
палладиевые.

Самыми долговечными и износостойкими считаются иридиевые автомобильные свечи зажигания. Они применяются в двигателях высокой мощности, но при установке на обычные моторы серьезных улучшений не создают.

Срок службы и распространенные неисправности

Определить на практике, когда менять свечи зажигания можно, принимая во внимание несколько аспектов:

Заявленный производителем срок службы конкретной марки свечей зажигания. Например, периодичность замены для типовых моделей составляет до 50 тысяч километров пробега, для платиновых этот показатель составляет 90 тысяч километров, а наиболее дорогостоящие иридиевые свечи зажигания служат до 160 тысяч километров.
Условия эксплуатации. При использовании низкокачественного топлива реальный срок работы будет меньше заявленного изготовителем на 20%. При этом особенно чувствительными среди свечей зажигания являются иридиевые.
Состояние электродов. Они могут выгорать в ходе долгой эксплуатации или в результате нарушения режимов работы двигателя. Очистка электродов может производиться механическим способом или самопроизвольно (при достижении высоких температур). Стоит отметить, что иридиевые и платиновые свечи зажигания очищать механически нельзя.
Состояние изолятора. Он может быть загрязнен или разрушен.

От работоспособности этого, на первый взгляд, простого элемента зависит корректный запуск и мощность мотора, расход топлива и содержание СО в выхлопных газах, а потому ответ на вопрос зачем своевременно менять свечи зажигания вполне очевиден.

Даешь искру! Обзор свечей зажигания

Свеча работает просто в чудовищном окружении. Температура газа в камере сгорания несколько раз в секунду меняется от +70°С при наполнении смесью до 2000–2700°С при вспышке топлива. Наружная же часть свечи всегда находится «на улице». Давление при вспышке подскакивает до 60 кг/см2. Беспрерывная вибрация и электрические разряды напряжением 25–40 тысяч В дополняют картину тяжких условий существования свечи. А ведь работать она должна долго и безупречно, иначе засбоит двигатель.

Но не только неисправность свечи становится причиной неустойчивой работы двигателя — неправильный ее подбор тоже может заставить мотор биться в лихорадке. Между тем купить правильные свечи совсем нетрудно. Для этого надо знать присоединительные размеры свечи, ее калильное число и наличие встроенного резистора. С размерами все ясно — диаметр и длина резьбовой части должны быть такими, чтобы свеча хорошо стала на место, не выступала в камере сгорания и не пряталась в колодце, то есть электроды должны находиться прямо в камере. С резистором вопросов тоже нет: в старых моделях его часто устанавливали в трамблер, сейчас же почти повсеместно он встроен прямо в свечу. Резистор нужен для подавления помех радиоприема, без него приемник будет немилосердно трещать не только у вас, но и у соседей по потоку.

Немного сложней обстоит дело с калильным числом свечи. Что это такое? Собственно, это число отражает важнейшее свойство свечи, от которого зависит температура возникновения калильного зажигания, а оно, в свою очередь, может наступить при перегреве свечи, когда ее части нагреваются так сильно, что воспламеняют топливную смесь. Калильное зажигание часто приводит к прогоранию клапанов и поршней, разрушению свечи и выпаданию их в камеру сгорания, а это как правило заканчивается серьезным ремонтом двигателя. Температура калильного зажигания зависит от степени сжатия в камере сгорания, качества бензина, конструкции самой свечи и правильности настройки двигателя. Диапазон температур нагрева рабочих поверхностей свечи для разных двигателей — от 500 до 900°С. Именно поэтому и выпускаются свечи с разным КАЛИЛЬНЫМ ЧИСЛОМ. Само по себе калильное число — это отвлеченная величина, суть ее в том, что она пропорциональна давлению, при котором в цилиндре специальной моторной установки возникает калильное зажигание. Чем больше это число, тем свеча устойчивей к высоким температурам, такую свечу принято называть холодной. Казалось бы, ставь самую холодную свечу — и вся недолга, мотор будет работать как часы. Однако на деле получается немного сложнее. Если свеча чересчур холодная, на ней будет активно оседать нагар, и в конце концов дело дойдет до электрического пробоя — свеча перестанет работать. Более горячая свеча самоочищается при работе — нагар попросту сгорает. Самый простой способ выбора свечи очевиден — ее калильное число должно строго соответствовать рекомендации производителя двигателя. Впрочем, если производитель допускает применение свечей с неким диапазоном калильного числа, имеет смысл летом ездить с более холодными свечами, а зимой — с более горячими.

Читать еще: Шаблон для проверки заточки сверл

От классики до модерна

Классический вариант свечи содержит стальной корпус с резьбой и шестигранником, изолятор с центральным электродом, образующим искровой зазор с боковым электродом. То есть по конструкции устройство довольно простое. Но несмотря на это модернизация не прекращается и существует несколько типов свечей.

Самые распространенные способы классификации на сегодняшний день — по числу боковых электродов и применяемым материалам. Можно разделить свечи на одноэлектродные и многоэлектродные, это первая классификация. На гоночных автомобилях и в роторных двигателях используются свечи вообще без бокового электрода, с одним центральным, с технологией полуповерхностного разряда, когда искра идет от центрального электрода на металлический корпус, скользя по изолятору. Такая конструкция обеспечивает более надежное воспламенение смеси, однако технология производства настолько сложна, что свечи стоят запредельно дорого.

Если же говорить о массовом производстве, то чаще всего применяются одноэлектродные и как альтернатива 2-, 3-, 4-электродные. Кстати, ошибочно полагать, что в процессе их работы образуются две, три и четыре искры одновременно. Искра всегда одна, просто бьет она по разным боковым электродам, от чего искрообразование становится устойчивее. В случае с четырьмя боковыми электродами искра образуется между центральным и тем боковым, который находится ближе. Его поверхность понемногу изнашивается и в дело вступает следующий — тот, расстояние до которого минимально.

Далее можно классифицировать свечи по строению центрального электрода и применению материалов. Основной тип — где электрод исполнен из никеля, его диаметр 2–2,5 мм.

С созданием особо форсированных моторов пришлось искать материалы с более высокой эрозионной стойкостью. Так появились свечи с центральным электродом из платиновых сплавов. При изготовлении наконечника электрода из драгоценного металла удается уменьшить диаметр центрального электрода. Это существенно влияет на качество воспламенения смеси. И, наконец, третий вариант — применение иридия, самого тугоплавкого материала. Тогда центральный электрод становится совсем тонким, диаметр его составляет всего 0,6 мм, практически иголочка, наконечник которой сделан из драгоценного металла.

Кроме этого у каждого производителя есть свои ухищрения, свои ноу-хау. Так, например, для борьбы с нагаром используется М-образное или V-образное смещение, когда точка искрообразования специально сдвинута, чтобы воспламеняемость была эффективнее. Недавно появились свечи с наконечником в боковом электроде и т.д. Но все это лишь в незначительной степени влияет на работу свечи.

Менять будем?

Ресурс обычной свечи с никелевым центральным электродом при эксплуатации на полностью исправном и отрегулированном двигателе составляет порядка 10–15 тыс. км. Что за это время происходит? С каждой искрой отщепляются, выжигаются маленькие частички металла. Это так называемая электроискровая эрозия. В результате стачивается боковой электрод, из-за чего увеличивается зазор и ухудшается воспламенение рабочей смеси. У многоэлектродной свечи срок службы больше за счет распределения искрообразования. Два электрода — и свеча способна ходить 40 тыс. км, три — до 60 тыс., а вот дальнейшее увеличение не продлевает жизненный цикл, потому что неизбежно изнашивается и центральный электрод, для которого 60 тыс. км — это предел.

Если вместо никеля применяются драгметаллы, то срок службы также увеличивается, но вместе с ним и цена. Если покупателя все же не смутит высокая стоимость платиновой или иридиевой свечи (стандартная — до 100 рублей, а иридиевая — до 400 рублей), то вместе с ней он получит продленный срок службы, улучшенное воспламенение и как следствие бесперебойную работу двигателя.

Так что лучше — поставить дорогие или чаще менять дешевые? Если доступ к свечам не затруднителен, то проще ставить дешевые и чаще менять. Дело в том, что в России качество топлива оставляет желать лучшего, у нас до сих пор для увеличения октанового числа активно используются ферроценовые добавки. Поэтому многие автопроизводители в перечне регламентных работ прописывают одновременную замену масла, фильтров и свечей. В среднем, это составляет каждые 10 тыс. км для любых свечей, но касается только России. В Европе чаще всего межсервисный интервал для свечей зажигания совпадает с рекомендованным производителями свечей. И срок их службы может достигать 60 тыс. км пробега, а бывает, и 100 тыс. км. Такая практика есть у Mercedes-Benz и BMW.

Несколько слов о ферроцене, чем же он страшен? Налет откладывается на изоляторе свечи, и становится проводником, по которому происходит утечка тока. Эти отложения не сгорают, они могут только накапливаться. Достаточно один раз заправиться некачественным топливом, чтобы свеча вышла из строя уже через 100 км пробега. Почувствовать это можно лишь тогда, когда свеча успела нагреться до 450–600 градусов. При езде с определенной нагрузкой, например, по шоссе со скоростью 100 км/ч, при нажатии на педаль газа начинаются резкие подергивания. Если система зажигания отрегулирована правильно, можно быть уверенным, что искра уходит на корпус. В холодном состоянии это не проявляется.

Особо следует оговорить момент, когда двигатель сильно изношен. В этом случае в камеру сгорания попадают частички масла и охлаждающей жидкости. Они накапливаются на свече и тоже могут привести к калильному воспламенению. В этой ситуации рекомендуется сократить интервал замены до 2 тыс. км, чтобы не погубить двигатель. Еще один момент, который может вывести свечу из строя. Если мы эксплуатируем автомобиль на газе, октановое число превышает 100. Тепловые режимы выше, и процесс старения свечи ускоряется. И тогда интервал замены свечи сокращается в два раза по сравнению с рекомендованным.

Чем же грозит езда с неисправными свечами зажигания? Во-первых, увеличивается расход топлива и падает надежность зажигания. Могут наблюдаться проблемы при пуске, подергивание автомобиля. Двигатель можно испортить, если свеча была неправильно подобрана и возникло калильное воспламенение, а также если свечу неправильно установили: недотянули или перетянули. Недостаточный момент затяжки при установке — плохой контакт между свечой и резьбой в двигателе приводит к недостаточной теплоотдаче, как следствие — перегрев свечи и выгорание электродов. Но если перетянуть, можно сорвать резьбу.

Кроме того, отказ свечи может привести к выходу из строя дорогого каталитического нейтрализатора. Поэтому неисправную свечу следует как можно скорее «вычислить» и заменить. Следует использовать изделия только тех типов, которые рекомендует завод-изготовитель автомобиля. Если приобрести полный аналог не удается, нужно подобрать свечи, наиболее близкие к штатным по тепловой характеристике и размерам.

О перспективах

Много воды утекло с тех пор, как на первых автомобилях вместо свечей использовались запальные устройства. Первые свечи зажигания, близкие к нынешним, Роберт Бош изобрел лишь в начале прошлого столетия. С тех пор совершенствовались технологии, менялась геометрия свечи: она стала стройнее, компактнее, все активнее применяются драгоценные материалы, и появилась потребность совмещения в свече зажигания функции воспламенения и различных датчиков. Такие свечи уже есть и используются, например, в BMW М5. Наряду с основной функцией на них возлагается еще и задача информировать систему блока управления двигателем о состоянии процессов в камере сгорания. Внешне они ничем не отличаются от обыкновенных, а вот внутри содержат устройство, которое позволяет давать информацию блоку управления двигателем, что происходит с каждым отдельным цилиндром. За счет этого можно улучшить качество воспламенения, быстрее реагировать двигателем на какие-то изменения. Пока это не нашло широкого применения, так как технология дорогостоящая и не на всех машинах оправдана, скорее рассчитана на перспективу. Но, возможно, не за горами то время, когда неисправности автомобиля мастеру не надо будет выявлять на глазок по состоянию свечи, а она сама передаст всю необходимую информацию через бортовой компьютер. Кто знает…

Читать еще: Обработка подвалов от насекомых

Электричество от свечки

В 1821 г. немецкий физик Томас Иоганн Зеебек обнаружил, что в замкнутой электрической цепи, состоящей из последовательно соединённых к разнородных проводников, контакты которых находятся при различных температурах, возникает электрический ток. А в 1834 г. французский физик Жан Пельтье открыл обратимость этого явления. Оказалось, что при протекании постоянного электрического тока через подобную цепь места соединения проводников охлаждаются или нагреваются в зависимости от направления тока. С тех пор этот эффект, а также термоэлемент, созданный на его основе, называют по фамилиям первооткрывателей.

Эффективность термопары Пельтье-Зеебека с применением полупроводников возросла до такой степени, что в XX веке их стали широко использовать как для генерации электричества, так и в холодильной технике.

Сегодня единичным элементом Пельтье-Зеебека является пара соединённых медной пластиной полупроводников, один из которых — с типом проводимости р, а другой — с n-проводимостью. Сборку из включённых последовательно элементов (рис. 1) вклеивают между керамическими пластинами.

Однажды мне попалась интересная информация о портативном термогенераторе, которым пользовались партизаны для питания радиостанций во время Великой Отечественной войны.

Оказывается, наша оборонка ещё до войны начала выпускать термоэлектрогенераторы, принцип работы которых был основан на эффекте Зеебека. Генератор одевали на стекло керосиновой лампы, и он вырабатывал электричество, которого хватало для питания лампового приёмника или передатчика. По легенде, немецкая служба контрразведки очень удивлялась, откуда партизаны берут электричество в лесу для такой долгой работы своих раций.

Моя дача находится в дальнем Подмосковье, где очень часто отключают электричество. Особенно грустно дела обстояли этой зимой. Я, как «партизан в немецком тылу», сидел на даче без света, лишь тёща жгла керосинку. При свете тёщиной керосинки в моей голове и всплыла эта легенда, а затем появилась мысль поэкспериментировать с элементом Пельтье-Зеебека как источником электричества. Производит их в Питере отечественная фирма «Криотерм». Такие элементы применяют в офисных кулле-рах и для охлаждения компьютерных процессоров, а также в автомобильных холодильниках. В ассортименте имеются и электрогенераторные модули. Такой модуль размерами 40×40 мм даёт (по паспорту) около 5 В при разнице температур в 100°С. Причём, отбираемый ток может быть более 300 мА. Их в Москве можно приобрести на Митинском радиорынке в магазине «Чип и Дип».

Мною были куплены два охладителя ТВ 127-1,4-1,5 6.1 А, лист дюралюминия размерами 400x300x3 мм и термоклей, выдерживающий нагрев до 300°С (фото 2). Первый элемент я приклеил на алюминиевую подложку (фото 3). На подложку был приклеен и второй элемент. С первым он был соединён последовательно. Нагревать их выше 200°С не имело смысла.

Первый испытательный стенд я собрал из подставки под чайник, алюминиевого ковшика и свечки. В ковшик налил холодную воду и наскрёб туда льда из морозилки. После поджига свечки напряжение поползло вверх и через несколько минут достигло 1,36 В. Этого не хватит даже для зарядки мобильного телефона (фото 4).

Стало понятно, что нужно поднять температуру и собрать повышающий напряжение преобразователь.

На отечественной микросхеме КР1446ПН1 при желании можно собрать такой преобразователь, но я же заказал готовый DC-DC 1.5В/5В ЕК-1674 модуль преобразователя в интернет-магазине «Платан». Схема преобразователя и его внешний вид представлены на рис.2 и фото 5.

Преобразователь я припаял к термосборке, а к выходу преобразователя затем был припаян штекер от зарядного устройства телефона «НОКИА» (фото 6). Что интересно, прежде чем отрезать штекер от зарядника, я замерил на нём напряжение, которое он выдавал при питании от сети. Результат меня слегка удивил: зарядник выдавал 8,2 В, я же планировал заряжать телефон 5 В, которые по моим расчётам преобразователь должен был выдать на выходе при питании от термогенератора. Эксперимент мог закончиться неудачей.

В качестве нагревателя использовал «сухой спирт», помещённый в импровизированную печь, которую я сделал из подходящей жестяной банки (фото 7) . На банку установил сборку из термоэлементов, на неё поставил кофейник с холодной водой. Мультиметр практически сразу показал напряжение 4,96 В (фото 8). Преобразователь работал стабильно. При подключении телефона появился индикатор зарядки — телефон стал заряжаться (фото 9). Но «сухой спирт» давал очень сильный жар, и сборка «поплыла» — контакт отпаялся вместе с одним из элементов сборки (фото 10).

Пришлось в фирме «ДЕК» покупать аналог сожжённых в первом эксперименте элементов. Сборка ТЕС1-12712 размерами 62×62 мм по площади оказалась приблизительно в два раза больше (фото 11), следовательно и ток она должна выдавать больший. Под новый элемент был на базаре куплен новый ковшик. Продавец гарантировал, что его дно — идеально ровное. Элемент приклеил на дюралевую пластину, а затем ко дну ковшика.

Нагревать полученный генератор я решил осторожно, одной свечкой. Первые замеры напряжения на выходе показали, что напряжение на нём «разгоняется» до 1,5 В. К генератору через преобразователь подключил сотовый телефон, который бодренько начал заряжаться, хотя после подключения напряжение на выходе преобразователя упало с 4,95 В до 3,95-4 В. Но индикатор зарядки телефона показывал, что тот продолжает заряжаться.

Экспериментировать с телефоном мне быстро надоело. Стало понятно, что современные «партизаны» легко смогут зарядить сотовый в лесу от свечки.

Следующим развлечением стала интеграция открытого в XIX веке термоэлектрического преобразователя с технологией освещения XXI века. К генератору был подключён мощный светодиод, потребляющий 1 Вт. Такие диоды появились на рынке по доступным ценам не более года назад. Обычная свечка была заменена на толстую и «долгоиграющую». В магазине «Икея» мне на глаза попалась именно такая. Больше всего мне понравилось то, что она продавалась в стеклянном стакане. Оставалось поставить ковшик с генератором на этот стакан — и все дела. Думать о подставке не надо (фото 12).

«Прожектор» загорелся не сразу — минуты через три после того, как я зажёг мегасвечу. При дневном свете казалось, что диод светил не очень ярко (фото 13). Пришлось дождаться темноты. Запустил опять тепловой фонарь, вроде он начал светить ярче. Вот тут-то мне под руку и попался экспонометр (измеритель освещённости для фотографов). Замерить им освещённость, которую давал «прожектор», было делом пары минут (фото 14) Фонарь «на свечке» давал освещённость около 30 люксов на расстоянии 30 см.

Было сделано несколько замеров. Под фонарём сохранялась стабильная освещённость от 16 до 30 люксов. То есть при его свете можно было читать. А световой поток по моим прикидкам соответствовал потоку 10-ваттной лампы накаливания. Получалось, что тепло, которое давала свечка, преобразовалось в излучение видимого спектра интенсивностью минимум в 10 раз больше, чем излучение от самой свечи, которое, впрочем, тоже вносит свою долю в освещение при работе термогенератора. И это при кпд элемента Пельтье всего в 2-3%.

Таким образом, эксперименты показали, что тепла свечи вполне достаточно, чтобы с помощью сборки элементов Пельтье-Зеебека и преобразователя напряжения подзарядить сотовый телефон в походных условиях, а в случае необходимости и собрать фонарь на светодиоде, яркость которого гораздо больше, чем свечи. И этого света вполне достаточно для чтения даже в тёмной землянке или на подмосковной даче.

Источник: Сам 6’2011
Автор: Юрий СМИРНОВ
Фото: Екатерины Смирновой