Свечи зажигания: назначение, устройство и маркировка. Устройство свечи зажигания Для чего служит свеча зажигания

Искровые свечи зажигания работают по принципу поджига топливо-воздушной смеси электрическим разрядом напряжением в несколько тысяч или десятков тысяч вольт, возникающим между электродами свечи. Свеча срабатывает в определенный момент на каждом цикле работы двигателя.

В четырехтактных бензиновых двигателях типа DOHC искровые свечи зажигания расположены обычно следующим образом:

[свернуть]

Конструкция и параметры искровых свечей зажигания

Раскрыть...

Искровые свечи зажигания не претерпели принципиальных изменений с момента их появления в начале XX века и развиваются по пути усовершенствования элементов конструкции, материалов и технологии производства.

Детали свечи, находящиеся в камере сгорания, подвергаются высоким термическим, механическим, электрическим и химическим нагрузкам. Температура изменяется от отрицательной (при стоянке машины на морозе) до 2500 градусов Цельсия, давление газов достигает 50-60 бар, а напряжение на электродах доходит до 20кВ и выше. Такие жесткие условия работы определяют особенности конструкции свечей и применяемых материалов, т.к. от бесперебойности искрообразования драматически зависит работа двигателя в целом.

Устройство искровых свечей

Раскрыть...

Устройство свечи зажигания с плоской опорной поверхностью: 1 — контактная (штекерная) гайка; 2 — изолятор; 3 — оребрение изолятора (барьеры тока); 4 — контактный стержень; 5 — корпус свечи; 6 — токопроводящий стеклогерметик; 7 — уплотнительное кольцо; 8 — центральный электрод с медным сердечником (биметаллический); 9 — теплоотводящая шайба; 10 — тепловой конус изолятора; 11 — боковой электрод («массы»); h — искровой зазор.

Основными элементами любой свечи зажигания являются металлический корпус, керамический изолятор, электроды и контактный стержень. Корпус служит для заворачивания свечи и удержания её в резьбе головки блока цилиндров, для отвода тепла от изолятора и электродов, а также служит проводником электричества от «массы» автомобиля к боковому электроду. Помимо резьбы, на нем есть шестигранник «под ключ» и специальное покрытие для защиты от коррозии. Опорная поверхность (ею свеча «упирается» в головку) может быть плоской или конической. В первом случае для надежной герметизации свечного отверстия используется уплотнительное кольцо. Коническая поверхность сама хорошо герметизирует соединение свечи с головкой блока.

Контактный вывод, расположенный в верхней части свечи, предназначен для подключения свечи к высоковольтным проводам системы зажигания или непосредственно к индивидуальной высоковольтной катушке зажигания. Наиболее часто провод к свече зажигания имеет защёлкивающийся контакт, который надевается на вывод свечи. В других типах конструкции провод может крепиться к свече гайкой или быть универсальным: в виде оси с резьбой и навинчивающегося защёлкивающегося контакта.

Изолятор, как правило, делается из алюминиево-оксидной керамики, которая должна выдерживать температуры от 450 до 1000 градусов и напряжение до 60000 вольт. Точный состав изолятора и его длина частично определяют тепловую маркировку свечи. Часть изолятора, непосредственно прилегающая к центральному электроду, наиболее сильно влияет на качество работы свечи зажигания.

Для предотвращения утечки электричества на поверхности изолятора в его «верхней» части делают кольцевые канавки (барьеры тока) и наносят специальную глазурь, а часть изолятора со стороны камеры сгорания выполняют в форме конуса (называемого тепловым).

Боковой электрод, как правило, изготавливается из легированной никелем и марганцем стали и приваривается контактной сваркой к корпусу. Для улучшения отвода тепла от теплового конуса центральный электрод могут делать из двух металлов (биметаллический электрод) — центральную часть из меди заключают в жаростойкую оболочку. Биметаллический боковой электрод обладает повышенным ресурсом благодаря тому, что хорошая теплопроводность меди препятствует чрезмерному его нагреву. По внешнему виду такие свечи ничем не отличаются от обычных, но диапазон рабочих температур у них значительно расширен, поэтому они получили название «термоэластик». Такие свечи способны достигать нижнего температурного предела тепловой характеристики при наименьшей эффективной мощности, развиваемой двигателем.

Для увеличения долговечности электроды дорогих свечей снабжают напайками из платины и других благородных металлов. Форма бокового электрода в зоне пробоя напоминает сопло Лаваля, за счёт чего создаётся поток раскалённых газов, истекающих из внутренней полости свечи и эффективно поджигающий рабочую смесь в камере сгорания.

Центральный электрод, как правило, соединяется с контактным выводом свечи через керамический резистор для снижения радиопомех от системы зажигания. Герметизация соединения этих деталей осуществляется токопроводящей стекломассой (стеклогерметиком). Центральный электрод также может быть биметаллическим. Наконечник центрального электрода изготавливают из железо-никелевых сплавов с добавлением меди, хрома и благородных и редкоземельных металлов. Обычно центральный электрод - наиболее горячая деталь свечи. Кроме того, центральный электрод (катод) должен для облегчения искрообразования обладать хорошей способностью к эмиссии электронов.

Т.к. напряжённость электрического поля максимальна по краям электрода, искра проскакивает между острым краем центрального электрода и краем бокового электрода. В результате этого края электродов подвергаются наибольшей электрической эрозии. Раньше свечи нуждались в периодическом ручном удалении следов эрозии (наждаком). Сейчас, благодаря применению сплавов с редкоземельными и благородными металлами (иттрий, иридий, платина, вольфрам, палладий), нужда в зачистке электродов практически отпала, а срок службы существенно вырос (с поправкой на «паленый» бензин, содержащий железосодержащие присадки и очень быстро убивающий любые свечи).

Классическая конструкция свечи предполагает один центральный электрод и один боковой. Однако есть и двух-, трех- и даже четырехэлектродные модели. Вопреки распространенному мнению, на многоэлектродной свече образуется всего одна искра: высокое напряжение «пробьет» тот промежуток, который будет иметь наименьшее сопротивление. Тем временем другие электроды фактически препятствуют нормальному распространению пламени и ухудшают охлаждение теплового конуса. Они лучше раскаляются в момент появления искры и медленнее «остывают» в ожидании следующего электрического импульса. Плюсом является бОльшая стабильность (хоть один из электродов да обеспечит наилучшие условия для пробоя) и бОльший ресурс (с поправкой на паленое топливо).

С 1999 года на рынке появились так называемые плазменно-форкамерные свечи, где роль бокового электрода играет сам корпус свечи. При этом образуется кольцевой (коаксиальный) искровой зазор, где искровой заряд перемещается по кругу. Эффективность таких свечей поставлена под сомнение многочисленными экспериментами (что логично, т.к. конструкция такой свечи не позволяет эффективно распространяться фронту пламени).

[свернуть]

Искровой зазор

Раскрыть...

Зазор - минимальное расстояние между центральным и боковым электродом. Величина зазора - это компромисс между «мощностью» искры, т.е. размерами плазмы, возникающей при пробое воздушного зазора, и возможностью пробить этот зазор в условиях сжатой воздушно-бензиновой смеси. Факторы, определяемые зазором:

• Чем больше зазор - тем больше размеры искры, тем больше вероятность воспламенения смеси и больше зона воспламенения. Это положительно влияет на потребление топлива, равномерность работы, понижает требования к качеству топлива, повышает мощность. Слишком увеличивать зазор тоже нельзя, иначе высокое напряжение будет искать более лёгкие пути - пробивать высоковольтные провода на корпус, пробивать изолятор свечи и т.д.
• Напряжённость поля в зазоре определяется формой электродов. Чем они острее - тем больше напряжённость поля в зазоре и легче пробой (как у иридиевых и платиновых свечей с тонким центральным электродом).
• Пробиваемость зазора зависит от плотности газа в зазоре, т.е. от плотности воздушно-бензиновой смеси. Чем она больше - тем сложнее ее пробить.

Величина искрового зазора указывается в инструкции по эксплуатации автомобиля (но может быть указана также на упаковке или в маркировке свечи) и находится в пределах от 0,5 до 2 мм. В зависимости от конструкции электродов зазор бывает регулируемым (за счет подгибания бокового электрода) и нерегулируемым (в свечах с несколькими «объединенными» боковыми электродами или не имеющих боковых электродов).

[свернуть]

Калильное число

Раскрыть...

Калильное число - величина, характеризующая свечу зажигания, пропорциональная среднему давлению, при котором в процессе испытаний свечи на моторной тарировочной установке начинает появляться калильное зажигание (неуправляемый процесс воспламенения рабочей смеси от раскаленных элементов свечи). Калильное число свечи должно строго соответствовать рекомендованному для конкретного двигателя. Допускается непродолжительное использование свечей с несколько большим значением калильного числа, но категорически запрещается использовать свечи с меньшим значением, т.к. это может привести к пробою прокладки головки блока цилиндров, прогоранию поршней, клапанов и т.д.

Российская промышленность выпускает свечи зажигания с калильными числами 8, 11, 14, 17, 20, 23 и 26. За рубежом не существует единой шкалы калильных чисел. Калильное число обладает следующей тепловой характеристикой:

• Горячие свечи 11-14;
• Средние свечи 17-19;
• Холодные свечи 20 и более;
• Унифицированные свечи 11-20.

У российских свечей калильное число определяется на специальной одноцилиндровой установке с наддувом. Давление наддува повышается до тех пор, пока не начнется калильное зажигание. При этом фиксируется среднее индикаторное давление цикла, которое и является калильным числом. Чем выше литровая мощность двигателя, чем выше степень сжатия, номинальная частота вращения, тем больше должно быть калильное число (например, как в двигателях с воздушным охлаждением и в двухтактных двигателях).

Старая маркировка калильного числа свечей ряда зарубежных фирм производилась по времени (в секундах), после которого на специальной установке начиналось калильное зажигание. Эта величина примерно в 10 раз превышает показатель калильного числа российских свечей. В настоящее время большинство фирм обозначают калильное число чисто условно.

[свернуть]

Таблица взаимозаменяемости свечей

Раскрыть...

Таблица взаимозаменяемости свечей от разных производителей. Первоисточники: по калильному числу / просто так (если различаются). Прочерк — аналог отсутствует.

Россия	Beru	Bosch	Brisk	Champion	NGK	Nippon Denso	Autolite	Eyquem	Magnetti Marelli
А11,А11-1,А11-3	14-9A	W9A	N19	L86	B4H	W14F	425	406	FL4N
А11Р	14R-9A	WR9A	NR19	RL86	BR4H	W14FR	414	—	FL4NR
А14В, А14В-2	14-8B	W8B	N17Y	L92Y	BP5H	W16FP	275	550S	FL5NR
А14ВМ	14-8BU	W8BC	N17YC	L92YC	BP5HS	W16FP-U	275	C32S	F5NC
А14ВР	14R-7B	WR8B/ WF8B	NR17Y	—	BPR5H	W14FPR	—	—	FL5NPR
А14Д	14-8C	W8C	L17	N5	B5EB	W17E	405	—	FL5L
А14ДВ	14-8D	W8D	L17Y	N11Y	BP5E	W16EX	55	600LS	FL5LP
А14ДВР	14R-8D	WR8D	LR17Y	NR11Y	BPR5E	W16EXR	4265	—	FL5LPR
А14ДВРМ	14R-8DU	WR8DC	LR17YC	RN11YC	BPR5E/ BPR5ES	W16EXR-U	65	RC52LS	F5LCR
А17В	14-7B	W7B	N15Y	L87Y	BPR5ES/ BP6H	W20FP	273	600S	FL6NP
А17Д	14-7C	W7C	L15	N4	BP6H/ B6EM	W20EA	404	—	FL6L
А17ДВ, А17ДВ-1, А17ДВ-10	14-7D	W7D	L15Y	N9Y	B6EM/ BP6E	W20EP	64	707LS	FL7LP
А17ДВМ	14-7DU	W7DC	L15YC	N9YC	BP6E/ BP6ES	W20EP-U	64	C52LS	F7LC
А17ДВР	14R-7D	WR7D	LR15Y	RN9Y	BP6ES/ BPR6E	W20EXR	64	—	FL7LPR
А17ДВРМ	14R-7DU	WR7DC	LR15YC	ТRN9YC/ RN9YC	BPR6ES	W20EPR-U	64	RC52LS	F7LPR
АУ17ДВРМ	14FR-7DU	FR7DCU	DR15YC	RC9YC	BCPR6ES	Q20PR-U	3924	RFC52LS	7LPR
А20Д, А20Д-1	14-6C	W6C	L14	N3	B7E	W22ES	4054	—	FL7L
А23-2	14-5A	W5A	N12	L82	B8H	W24FS	4092	—	FL8N
А23В	14-5B	W5B	N12Y	L82Y	BP8H	W24FP	273	755	FL8NP
А23ДМ	14-5CU	W5CC	L82C	N3C	B8ES	W24ES-U	403	75LB	CW8L
А23ДВМ	14-5DU	W5DC	L12YC	N6YC	BP8ES	W24EP-U	52	C82LS	F8LC

[свернуть]

Тепловая характеристика

Раскрыть...

Верхний температурный предел тепловой характеристики - рабочая температура свечи, при которой возникает калильное зажигание. Составляет около 900 градусов. Слишком высокая температура свечи вредна ее повышенным износом или разрушением. Нижний температурный предел тепловой характеристики - минимальная температура, при которой свеча начнет самоочищаться от нагара. Находится в пределах 350-400 градусов. В нормальных условиях правильно подобранная свеча самоочищается достаточно эффективно, кроме случаев двигателей непосредственного впрыска (GDI), длительное время работавших в режиме малой нагрузки. Различают следующие виды свечей по этой относительной характеристике:

• «Горячие» свечи - предназначены для применения на малофорсированных двигателях и двигателях для низкооктанового топлива, где необходимо достижение температуры самоочищения от нагара при относительно небольших тепловых нагрузках. Свечи «горячее» положенных для данного двигателя будут вызывать калильное зажигание. Имеют меньшее, чем «холодные», калильное число.
• «Холодные» свечи - предназначены для использования на высокофорсированных двигателях и высокооктанового топлива для нагрева меньше температуры калильного зажигания при максимальной мощности двигателя. Свечи «холоднее» для данного двигателя не будут достигать температуры самоочищения от нагара и перестанут работать через короткий промежуток времени.
• «Средние» свечи - занимают промежуточное положение между горячими и холодными (самые распространенные).
• «Оптимальные» свечи - конструкция свечей разработана таким образом, что теплопередача от центрального электрода и изолятора оптимальна для данного конкретного двигателя.
• «Унифицированные» свечи - калильное число захватывает диапазон холодных и горячих свечей. Именно благодаря «полуоткрытости» свечи ей не страшны проблемы вентиляции и засорения продуктами неполного сгорания.

Чем длиннее тепловой конус, тем больше его площадь (нагревается до температуры самоочищения при меньшей тепловой нагрузке) и тем лучше он обдувается газами (дополнительно ускоряет прогрев и улучшает очищение от нагара), т.е. увеличение длины теплового конуса приводит к уменьшению калильного числа (свеча становится «горячее»). Чтобы оставить его неизменным, в конструкции применяют биметаллические центральные электроды, лучше отводящие тепло. Такие свечи (их называют термоэластичными) быстрее прогреваются до температуры самоочищения (как горячие), но вызывают калильное зажигание при высоких тепловых нагрузках (как холодные).

[свернуть]

Нагар и самоочищение

Раскрыть...

Пока тепловой конус не нагреется до 400 градусов, на нем образуется нагар, приводящий к утечкам тока и нарушению искрообразования. По достижении этой температуры нагар начинает сгорать, происходит самоочищение свечи. Особенность в этом процессе представляют двигатели непосредственного впрыска (например, GDI), в которых эффективность впрыска (малое количество топлива при впрыске и, следовательно, малое количество тепла) приводит к «плановой» невозможности самоочищения свечей на малых нагрузках.

При неисправности системы питания и/или неверно выставленном угле опережения зажигания нагар может полностью заполнить пространство между электродами, образуя электропроводный мостик, что полностью выведет свечу из строя. Серьезно «закоченые» свечи нельзя очищать металлической щеткой, т.к. на поверхности электродов большинства современных свечей производится напыление благородных металлов, и абразивная обработка резко ухудшит ее характеристики. Кроме того, есть риск изменения искрового промежутка и еще большего ухудшения работы. В исправном двигателе свечи всегда самоочищаются на режимах средней или высокой стабильной нагрузки. Если нагар не исчез после примерно 100 километров движения в таком режиме, значит, причина его возникновения кроется в неисправности какой-либо из систем двигателя. В этом смысле свечи зажигания являются идеальным «бесплатным» детектором проблем двигателя.

Осмотр свечи нужно проводить после продолжительной работы двигателя, в идеале — после длительной поездки по загородному шоссе (ровные средние нагрузки на протяжении не менее ста километров). Ошибкой является осмотр свечей после холодного старта двигателя при минусовой температуре — разумеется, они будут черные от нагара, это ни о чем не говорит. В режиме холодного старта смесь принудительно обогащается, а тепла для самоочистки еще не хватает. Неустойчивая работа в таком режиме может быть следствием другой неисправности, скажем, плохого состояния высоковольтных проводов.

Рассмотрим основные варианты состояния свечей.

Вид загрязнений свечи	Возможная причина	Сопутствующий признак	Способ устранения
Тонкий слой светло-серого или светло-коричневого налета	Двигатель находится в исправном состоянии. Свеча соответствует двигателю по калильному числу	Расход топлива, моторного масла и токсичность ОГ соответствуют норме	Очистить свечи от налета и при необходимости отрегулировать искровой зазор
Матовая черная копоть	Неправильная регулировка карбюратора или угла опережения зажигания	Повышенный расход топлива, снижение мощности двигателя, неустойчивая работа на холостом ходу, затруднен пуск. Обычно — переобогащенная смесь	Отрегулировать карбюратор или зажигание
	Низкая компрессия из-за негерметичности клапанов или износа цилиндро-поршневой группы		Отремонтировать двигатель
	Загрязнение воздушного фильтра		Заменить фильтр
	Неправильная установка искрового зазора		Отрегулировать искровой зазор
	Трещина в изоляторе		Заменить свечу
	Калильное число свечи больше необходимого для данного двигателя		Заменить свечу
Блестящий черный маслянистый нагар	Попадание масла в камеру сгорания	Повышенный расход масла, неустойчивая работа двигателя на холостом ходу, затруднен пуск	Заменить маслосъемные колпачки клапанов или кольца поршней
Толстый слой рыхлых отложений (возможно, с запахом сероводорода)	Низкое качество бензина или масла, использование этилированного бензина		Заменить топливо или моторное масло. Промыть систему смазки
Превышение допустимых норм концентрации металлосодержащих присадок в бензине	Перебои в работе двигателя, затруднен пуск	Заменить топливо
Оплавление, выгорание электродов Трещины на тепловом конусе изолятора или его разрушение	Калильное число свечи меньше необходимого для данного двигателя	Перебои в работе двигателя, затруднен пуск	Заменить свечу
	Неисправность системы охлаждения	Перегрев двигателя	Устранить неисправность системы охлаждения
	Слишком большой угол опережения зажигания	Детонация в цилиндрах (характерный металлический стук)	Отрегулировать угол опережения зажигания
	Применение низкооктанового топлива		Прекратить издеваться над двигателем
Чистый изолятор белого цвета	Переобедненная смесь, перегрев свечи	Может проявляться калильное зажигание	Помним, что перегрев камеры сгорания ведет к прогару выпускных клапанов

При остекленении свечи поверхность изолятора приобретает желтоватый цвет с глянцевым блеском. Образование глазури происходит из-за быстрого повышения температуры в камере сгорания в момент резкого нажатия на педаль газа. При разогреве находящиеся на поверхности изолятора отложения плавятся, образуя электропроводное стекловидное покрытие. В результате возникают сбои искрообразования, особенно на высоких оборотах двигателя. В большинстве случаев восстановлению такие свечи не подлежат.

[свернуть]

[свернуть]

Снятие и установка

Раскрыть...

Демонтаж свечи зажигания с двигателя производят в следующей последовательности:

• снимают наконечник провода высокого напряжения (недопустимо тянуть за провод);
• отворачивают свечу на один оборот специальным ключом, затем поверхность в углублении головки цилиндра вокруг нее очищают сжатым воздухом или кисточкой, чтобы частицы грязи не попали в резьбу или камеру сгорания;
• выворачивают свечу;
• проверяют наличие уплотнительного кольца (для свечей с плоской опорной поверхностью);
• тщательно осматривают свечу на наличие механических повреждений изолятора, корпуса и электродов.

Установка производится в следующей последовательности:

• новые свечи, покрытые консервационной смазкой, необходимо протереть и промыть в растворителе (бензине). Допустимо прокипятить свечи в воде и просушить;
• внимательно осматривают свечу на наличие механических повреждений, уплотнительного кольца, контактной гайки;
• проверяют и при необходимости регулируют искровой зазор (подгибая электрод «массы») до величины, указанной в инструкции по эксплуатации автомобиля;
• свечу заворачивают рукой в свечное отверстие и затягивают специальным ключом с усилием 2 кгм.

[свернуть]

Проверка работоспособности свечей

Раскрыть...

Для проверки бесперебойности искрообразования свечу устанавливают в барокамеру (при атмосферном давлении свеча ведет себя иначе, чем в камере сгорания), которая обеспечивает давление газа до 10 кг/см2 и позволяет наблюдать искрообразование между электродами. Оно должно быть бесперебойным после подведения к свече напряжения не менее 22 кВ.

Для проверки герметичности соединения свечу устанавливают в барокамеру, создающую давление до 20 кг/см2, и измеряют утечку газа не менее 30 секунд. Ее величина не должна превышать 5 см3/мин. При этом не учитывают утечку через соединения свечи с барокамерой. Допускается проводить контроль герметичности на свечах зажигания, не укомплектованных уплотнительными кольцами. При техническом обслуживании автомобиля разрешается проверять утечку газа через соединения деталей свечей зажигания под давлением 10 кг/см2.

[свернуть]

Ресурс свечей зажигания

Раскрыть...

Современные свечи зажигания при эксплуатации на полностью исправных и отрегулированных двигателях должны в соответствии с ОСТ 37. 003 081 бесперебойно работать в течение 30 тыс.км пробега для классической и 20 тыс.км для электронной системы зажигания. Фактический ресурс может быть выше примерно вдвое, но труднодостижим на практике, как любой сферический конь в вакууме. При условии исправности всех систем двигателя и нормальном качестве топлива ресурс современных свечей составляет в среднем 50 тыс.км.

Особенностью России является широкое применение запрещенных ферроценовых присадок, повышающих октановое число «паленого» бензина. Такие присадки содержат железо, при сгорании оседающее на свече и приводящее к нарушении изоляции между электродами и к невозможности получить нормальную искру. Как показывает практика, нарваться на такой бензин можно на любой, сколь угодно «именитой» заправке, и доказать что-либо потом невозможно. Пораженные такими присадками свечи восстановлению не подлежат. Поэтому на Руси нет смысла использовать дорогие и «долгоиграющие» свечи.

В процессе эксплуатации зазор между электродами в среднем увеличивается на 0.015 мм за каждые 1000км пробега. Поэтому рекомендуется периодически (через 5 или 10 тыс.км) проводить осмотр и ТО свечей (фактически — регулировку зазора до требуемой величины). Очистить свечи зажигания можно с помощью растворителей и щетки (не металлической). На станциях технического обслуживания свечи очищают на специальных пескоструйных аппаратах. Также рекомендуется менять свечи местами, это связано с тем, что средние цилиндры работают с более высокими температурами, чем крайние. Замена, согласно рекомендациям большинства изготовителей, рекомендуется после 30000км пробега автомобиля.

[свернуть]

Маркировка свечей зажигания

Раскрыть...

На свече зажигания российского производства должны быть указаны:

Расширение выпуска свечей с выступанием теплового конуса изолятора из металлического корпуса, что обеспечивает улучшенное самоочищение от нагара.

С целью увеличения срока эксплуатации, не требующего регулировки искрового зазора, выпускают свечи зажигания с несколькими электродами «массы».

Для улучшения процесса искрообразования (воспламеняющей способности искры) разрабатывают свечи с увеличенным искровым зазором, изменяют форму и профиль электродов, а на их поверхности наносят платину.

Расширение выпуска свечей с использованием поверхностного разряда (в которых нет электрода «массы», а искра идет от центрального электрода к корпусу по поверхности изолятора).

Для снижения уровня радиопомех все больше свечей зажигания снабжаются встроенным резистором.

В бензиновом двигателе внутреннего сгорания (ДВС) для воспламенения, сжатой поршнем, топливно-воздушной смеси используется элемент получивший название – свеча зажигания. Изобрел ее Роберт Бош в далеком 1902 году после чего, одноименная компания внедрила ее в .

Каково ее устройство?

Базовое устройство свечи зажигания примерно одинаковое у любой производящей её фирмы. Это – металлический корпус, электроды, число которых может меняться в зависимости от марки, керамический изолятор и проходящий сквозь него центральный контактный стержень. Дальше начинаются различия.

Центральный контактный стержень, например, может иметь наконечник в виде плоской площадки. Но может иметь U или V-образную канавку. Может быть заострённым – в случае, если изготовлен из иридия, как у свечей компании DENSO. У них даже боковой электрод имеет профиль особой формы. Эта компания выпускает самые, пожалуй, надёжные свечи – иридиево-платиновые.

У отдельных моделей бокового электрода может не быть вообще – в частности, инженеры компании SAAB разработали мотор, в которой сам поршень имеет заострённый выступ, функция у которого такая же, как у бокового электрода. Когда поршень максимально приближается к верхней мёртвой точки, между ним и центральным электродом проскакивает искра, поджигая сжатую топливно-воздушную смесь.

Уже упомянутые два и более боковых электрода так же меняют в лучшую сторону рабочие режимы и параметры работы мотора. Одновременно с этим возрастают и требования к рабочим зазорам, которые вообще не рекомендуют менять или как-то трогать подгибанием или разгибом, а только строго сохраняя заводские параметры их изготовления.

При этом принцип работы свечи с двумя и более электродами прост, не требуется никаких технических ухищрений для ее стабильной работы: когда, по мере выработки электрода, его «съедания» искрой, начинаются сбои искры, она автоматически появляется на невыработанном электроде, и процесс работы ДВС продолжается без перебоев.

Металлический корпус в нижней части с резьбой для вкручивания в головку блока цилиндров (ГБЦ) имеет плоскую или коническую кольцеобразную площадку. У свечей с плоской площадкой в комплекте имеется обжимное кольцо-шайба из мягкого металла, препятствующее прорыву сжатой топливно-воздушной смеси или продуктов сгорания наружу. У свечей с коническим профилем после резьбы в таком кольце нужды нет, сам конический профиль надёжно закупоривает верхушку камеры сгорания.

Центральные изоляторы во всех моделях делают из термостойкой керамики. Именно на неё наносится маркировка с типом, названием компании-производителя и т.д. Внутри, между контактом для провода и стержнем с центральным контактом, размещается резистор, главная функция которого – подавление радиопомех, возникающих в момент искрового разряда. С учётом развития радио- и телекоммуникаций и их внедрение в системы автомобиля, включая электронное управление впрыском, размещение такого резистора стало обязательным в устройстве свечи зажигания.

В той части, которая вкручивается в ГБЦ, центральный изолятор имеет форму постепенно сужающегося конуса – это сделано для того, чтобы более эффективно отводить тепло, не допуская перекала.

Вид современной свечи

Разнообразие технических решений в разработке и производстве бензиновых двигателей внутреннего сгорания породило и множество моделей свечей для них. В зависимости от применяемого топлива для машины, степени сжатия в цилиндре, способа управления зажиганием (механический, с помощью трамблёра, или электронным), их можно разделить на следующие виды.

Виды свечей

Они разделяются по нескольким характеристикам:

1. Калильному числу.
2. Количеству электродов.
3. Искровому промежутку.
4. Температурному диапазону.
5. Сроку службы.
6. Характеристикам термостойкости.

Кроме того, некоторые виды свечей зажигания разных годов выпуска одной и той же фирмы могут отличаться по длине юбки с резьбой: у ранних моделей автомобилей была меньшая толщина головок цилиндров, которые делались из чугуна и, соответственно резьба необходима более короткая. С переходом к ГБЦ из алюминиевых сплавов их толщина увеличилась, а значит – и длина резьбы в ней тоже стала большей.

Опытный автомобилист в начале всегда обратит внимание на калильное число, которое показывает, с каким давлением может возникнуть калильный эффект, то есть продолжение работы двигателя после разрыва цепи зажигания, когда от контакта с нагретым до критических значений электродом мотор продолжает работать.

При этом использование свечи с калильным числом больше рекомендованных использовать ещё допустимо, с заниженным же – эксплуатация двигателя запрещена! Иначе незадачливый водитель быстро столкнётся с проблемой прогорания поршней, клапанов и с пробоем прокладки головки цилиндров.

Для качественного и стабильного искрообразования в последние два десятка лет выпускают свечи с двумя, тремя и даже четырьмя боковыми электродами.

Но стабильность работы может быть достигнута и иным способом: расположением вспомогательных элементов, играющих роль этих электродов, на самом изоляторе свечи. Возникают несколько кольцевых блуждающих вокруг центрального электрода электрических разрядов, и таким образом, существенно уменьшается вероятность перебоя работы двигателя.

Спортивная свеча Brisk с промежуточными электродами на изоляторе

Приведем еще несколько важных моментов в характеристиках свечей:

• Нарушение такого параметра, как искровой зазор, также отрицательно скажется на работе мотора;
• Не менее важна термостойкость, её температурный диапазон, означающий нагрев той части, что погружена в пространство между поршнем и головкой цилиндра. Диапазон температур внутри рабочей части в норме лежит в рамках 500-900⁰С. Выход за пределы этого диапазона означает понижение ресурса. В частности, у всех видов свечей зажигания понижение температуры ведёт к быстрому нарастанию нагара;
• В нормально отрегулированном двигателе работоспособность зависит от пробега и составляет примерно 30 000 км для свечей, работающих на классической схеме зажигания, и 20 000 – на электронной. Впрочем, у самых высоких по цене (но и у самых надёжных) свечей фирмы DENSO срок службы - до 5-6 лет. Или, иначе говоря, они обеспечат пробег без замены при условии стандартной эксплуатации на протяжении порядка 150 000 - 200 000 километров. Правда, и требования поддержания режимов согласно инструкции ужесточены. К этим требованиям относятся применение топлива с октановым числом ни в коем случае не ниже рекомендованного, и их установка строго по правилам. В частности, не допускается затяжка их в головку цилиндров с усилием выше или ниже рекомендованных, что может повлечь за собой сведение на нет всех их преимуществ;
• Тепловой параметр показывает взаимосвязь режимов двигателя и рабочей температуры свечи. Для его повышения увеличивают размеры теплового конуса, придерживаясь, однако, рекомендованной величины в 900 градусов. Выход за эти границы увеличивает риск калильного зажигания.

Драгоценные металлы в конструкции свечи

Градация видов зависит не только от заявленных параметров. Описывая рабочие характеристики свечи зажигания, нужно учитывать ещё и из какого материала изготовлены наконечники электродов.

Самые дешёвые свечи – никелевые. Простота конструкции обуславливает и небольшой срок службы, поэтому их замена делается часто, после 15-18 тысяч километров пробега. Хотя в условиях города, учитывая неровность эксплуатации (стояние с работающим двигателем в пробках, частое чередование ускорения и торможения на светофорах) этот километраж можно смело делить на два, так что время эксплуатации никелевых свечей в норме составляет не больше года.

В платиновых свечах делаются платиновые напайки, что увеличивает срок их эксплуатации до 50 000 километров. Посмотрите стоимость платины в любом обменнике – и вы поймёте, почему эти напайки делают их такими дорогими.

В иридиевых свечах уже два драгоценных металла: иридий в виде напайки на острие центрального электрода и платина – на боковых. Учитывая стоимость иридия, цена на них по сравнению с никелевыми возрастает на 50-60%. Но технические характеристики свечи зажигания с иридием таковы, что проехать с ними можно уже от 60 до 200 тысяч километров.

Такие параметры свечи, как: диаметр резьбы; номер головки ключа под нее; длина юбки с резьбой; зазор между электродами, также относятся к их техническим характеристикам.

Заключение

Прогресс не стоит на месте. Новые технологии позволили, например, довести степень очистки металлов для электродов до 99,999%. Иридий, платина и даже никель такой чистоты способны увеличить срок службы свечи зажигания ещё на 15-18%, в пример поставим компанию DENSO. Кроме того, инженерная мысль продолжила их развитие, предложив факельный и форкамерный тип выработки искры, что сделало работу моторов ещё более стабильной.

Что же касается неизбежной в таком случае увеличения цены – сама возможность в процессе эксплуатации автомобиля как можно реже заглядывать под капот уже оправдывает покупку каждой свечи зажигания даже за 10-20 долларов за штуку.

Назначение свечи зажигания

Одним из важнейших элементов систем зажигания двигателей внутрен-него сгорания являются свечи. Предназначены они для воспламенения горючей смеси в цилинд-рах при помощи искрового разряда.

Искровой разряд, создаваемый системой зажигания, должен обладать энергией, необходимой для воспламенения горючей смеси на любом режиме работы двигателя при всех условиях эксплуатации.

Различаются свечи по конструкции, размерам и тепловым характеристикам (калильным числам). Они могут быть неэкранированными, если их контактная часть выступает из металлического корпуса, и экранированными, у которых контактная часть расположена внутри металлического экрана.

Искровой разряд у большинства свечей образуется непосредственно в искро-вом зазоре между электродами.

При высоких значениях давления и температуры, возникающих в процессе работы двигателя, свечи должны надежно противостоять воздействию химиче-ски агрессивных продуктов сгорания. При этом изолятор должен выдерживать высокое электрическое напряжение.

В процессе работы из-за неполноты сгорания в пристеночной зоне на рабо-чих деталях свечи образуется нагар. Чтобы избавиться от него свечи должны самоочищать-ся, автоматически поддерживая необходимую рабочую температуру в темпера-турных пределах, обеспечивающих удаление нагара и исключающих возмож-ность калильного зажигания.

Свечи должны обеспечивать свою работоспособность в условиях с повышенными электри-ческими. механическими и химическими нагрузками. Непрерывный рост мощностей двигателей при ужесточении норм токсичности отработавших газов предъявляет к свечам все более жесткие требования по надежности и долговечности.

От совершенства конструкции, качества изготовления и правильности подбо-ра свечи к двигателю сильно зависят его пусковые свойства, надежность, мощность, топливная экономичность, а также токсичность отработавших газов.

В свою очередь, работоспособность свечи зависит от ее соответствия двига-телю по конструкции, основным размерам, величине искрового зазора и тепло-вой характеристике. Решающее влияние на надежность и долговечность свечи оказывает техническое состояние двигателя, характер и условия эксплуатации, качество топлива и моторного масла.

Принцип действия свечи зажигания

Газы и их смеси являются идеальными изоляторами. Но при приложении к электродам свечи достаточно высокого напряжения происходит пробой газа, и в искровом зазоре образуется ионизированный канал, проводящий электри-ческий ток.

Явление пробоя газа высоким напряжением обусловлено тем, что случайные электроны, появление которых вызвано проникающим ионизирующим излучением, под воздействием электромагнитного поля получают ускорение в сторону положительного электрода.

При столкновении с молекулами газа про-исходит цепная реакция ионизации, газ становится проводником, и образуется проводящий канал.

Это явление называется пробоем, первой фазой существова-ния искры.

После пробоя электрическое сопротивление канала стремится к нулю, сила тока увеличивается до сотен ампер, а напряжение уменьшается.

Первона-чально процесс протекает в очень узкой зоне, но вследствие быстрого нарастания температуры канал расширяется со сверхзвуковой скоростью. При этом образу-ется ударная волна, воспринимаемая на слух как характерный треск, создаваемый искрой.

Протекание сильного тока приводит к появлению электрической дуги, и температура в канале разряда при определенных условиях может достиг-нуть величины до 6000 К.

Скорость расширения проводящего канала стабили-зируется. а затем уменьшается до нормальной скорости распространения пла-мени.

При силе тока ниже 100 мА возникает тлеющий разряд, и температура уменьшается до 3000 К.

По мере убывания энергии, запасенной во вторичной цепи системы зажигания, искровой разряд угасает.

Тлеющий разряд более продолжителен, чем дуговой, и плазма разряда может перемещаться относительно электродов свечи с потоком смеси газов в цилиндре, возникающим вследствие движения поршня. Эффективная длина искры возрастает, а напряжение разряда увеличивается.

Если напряжение оказывается недостаточ-ным для поддержания искры, появляется вероятность ее угасания и повторного возникновения. Из-за остаточной ионизации в искровом зазоре повторная искра возникает при значительно меньшем напряжении, она по целому ряду причин менее эффективна для воспламенения.

В горючей смеси невозможно разделить процессы образования искрового разряда и воспламенения. Уже на этапе пробоя можно обнаружить продукты химических реакций горения. Эффективность первичного очага воспламенения определяется энергией искрового разряда и дополнительной энергией химических реакций горения.

Если скорость расширения плазмы разряда превышает скорость распро-странения пламени, большее значение имеет энергия искры. Когда скорость расширения канала уменьшается, большее значение приобретает энергия химических реакций.

Основные характеристики и определения свечи зажигания

Верхний температурный предел те-пловой характеристики - величи-на, равная рабочей температуре свечи, при которой возникает ка-лильное зажигание.

«Горячая» или «холодная» свечи - при прочих равных условиях имею-щие соответственно большую или меньшую рабочую температуру.

Детонация - аномальный процесс сгорания, имеющий взрывной ха-рактер с резким местным повыше-нием температуры и образованием ударной волны. Сопровождается звонким металлическим стуком, вызванным вибрацией деталей двигателя.

Искрообразование - возникновение искрового разряда в искровом за-зоре свечи в период от пробоя до угасания.

Искровая свеча зажигания (свеча зажигания, свеча) - электриче-ский ввод в комбинации с искро-вым разрядником, предназначен-ный для воспламенения горючей смеси в цилиндре двигателя при помощи искрового разряда в зазо-ре между электродами.

Искровой зазор - промежуток между изолированным центральным элек-тродом и боковым электродом -массы».

Искровой разряд (электрическая искра, искра) - нестационарный электрический разряд в газе, воз-никающий в электрическом поле.

Калильное зажигание - воспламене-ние горючей смеси, вызванное от-дельными перегретыми участками поверхностей выпускного клапана, поршня, цилиндра или свечи.

Калильное число свечи - условная величина, численно равная средне-му индикаторному давлению в ци-линдре двигателя испытательной установки, при котором появляется калильное зажигание.

Контактная часть свечи - элементы со стороны высоковольтного про-вода: головка изолятора, контакт-ная головка и контактная гайка.

Нагар - образовавшиеся на поверхно-сти рабочей части свечи продукты неполного сгорания.

Нижний температурный предел те-пловой характеристики - величи-на, равная температуре рабочей части свечи, при которой нагар вы-горает.

Работоспособность свечи - обеспече-ние бесперебойного новообразова-ния и герметичности в условиях, пре-дусмотренных нормативно-техниче-ской документацией и стандартами.

Рабочая камера свечи - полость, образуемая внутренней поверхно-стью корпуса и наружной поверхно-стью теплового конуса изолятора, сообщающаяся с камерой сгора-ния двигателя.

Рабочая температура свечи - тем-пература рабочей части свечи на данном режиме работы двигателя.

Рабочая часть свечи - элементы, расположенные непосредственно в камере сгорания: тепловой конус изолятора, торец центрального электрода и боковой электрод.

Тепловой конус изолятора (юбка изолятора) - часть изолятора, расположенная в рабочей каме-ре свечи, воспринимающая своей поверхностью поток тепла от пламени и раскаленных сгоревших газов.

Тепловая характеристика свечи - зависимость рабочей температу-ры свечи от режимов работы дви-гателя.

Цоколь свечи - часть корпуса с резь-бой, предназначенная для уста-новки свечи в двигателе и для связи электрической цепи высоко-го напряжения системы зажигания с «массой».

Шунтирование системы зажига-ния - короткое замыкание высоко-вольтной цепи системы зажигания на «массу» при утечке тока по нага-ру на поверхности теплового кону-са изолятора и (или) по токопро-водящему мостику в искровом зазоре.

Электропроводный (токопроводя-щий) мостик - нагар, частично или полностью заполняющий искровой зазор, обладающий проводи-мостью и создающий электриче-скую цепь, замыкающую изолиро-ванный

Условия работы свечи зажигания

Современные поршневые двигатели внутреннего сгорания работают по четы-рехтактному или двухтактному рабочему циклу.

Автомобильные двигатели, за ред-ким исключением, работают по четырехтактному циклу, осуществляемому за два полных оборота коленчатого вала и четыре хода поршня. Двигатели различного назначения особо малого рабочего объема работают по двухтактному циклу, осу-ществляемому за один оборот коленчатого вала и два хода поршня.

В процессе работы двигателя на свечи воздействуют переменные электриче-ские, тепловые, механические и химические нагрузки с частотой, пропорцио-нальной частоте вращения коленчатого вала. Нагрузка на свечу при работе на двухтактном двигателе по меньшей мере вдвое больше, чем на четырехтактном, что существенно уменьшает срок ее службы.

Тепловые нагрузки.

Свечу устанавливают в головке блока цилиндров так, что ее рабочая часть находится в камере сгорания, а контактная - в подкапотном пространстве. Температура газов в камере сгорания изменяется от нескольких десятков градусов Цельсия на впуске до двух-трех тысяч при сгорании. Темпера-тура под капотом автомобиля может достигать 150°С.

На многих автомобилях, и тем более мотоциклах, не исключена возможность попадания воды на свечу, особенно при мойке, что может привести к поврежде-нию изолятора.

Из-за неравномерности нагрева температура 8 различных сечениях свечи мо-жет отличаться на сотни градусов, что приводит к тепловым напряжениям и дефор-мациям. Это усугубляется тем, что изолятор и металлические детали значительно отличаются по величине коэффициента термического расширения.

Механические нагрузки.

Давление в цилиндре двигателя изменяется от давления ниже атмосферного на впуске до 50 кгс/см2 и выше при сгорании. При этом свечи дополнительно подвергаются вибрационным нагрузкам.

Химические нагрузки.

При сгорании образуется целый «букет» химически активных веществ, способных вызвать окисление даже весьма стойких материа-лов, тем более что рабочая часть изолятора и электродов может иметь рабочую температуру до 900°С.

Электрические нагрузки.

При искрообразовании, длительность которого может составлять до 3мс, изолятор свечи оказывается под воздействием им-пульса высокого напряжения, максимальное значение которого зависит от дав-ления и температуры в камере сгорания и величины искрового зазора. В неко-торых случаях напряжение может достигать 20-25 кВ (амплитудное значение).

Некоторые типы систем зажигания могут создавать напряжение значительно выше, но его ограничивает пробивное напряжение искрового зазора или напря-жение поверхностного перекрытия изолятора.

В дуговой фазе разряда протекание сильного тока приводит к появлению го-рячих катодных пятен на электроде. Электрическая дуга не может существовать без электронов, излучаемых горячими катодными пятнами. Температура пятен достигает 3000К, что выше температуры плавления любого материала электро-дов. Это приводит к неизбежному микроскопическому испарению материала электрода с каждой новой искрой. Скорость электрической эрозии при прочих равных условиях пропорциональна энергии искрового разряда и температуре электрода.

Отклонения от нормального процесса сгорания

Нормальное сгорание рабочей смеси происходит со скоростью нескольких десятков метров в секунду и сопровождается относительно плавным нарастани-ем температуры и давления в цилиндре двигателя. В результате искрового зажи-гания образуется первичный очаг воспламенения, затем формируется фронт пламени, который быстро распространяется по всему объему камеры сгорания. Несгоревшее топливо догорает уже за фронтом пламени, в пристеночных зонах, в зазорах между поршнем и цилиндром.

При некоторых условиях нормальный процесс сгорания может нарушаться, что отражается на надежности и сроке службы свечи. К таким нарушениям мож-но отнести следующие.

Пропуски воспламенения.

Могут возникнуть из-за переобеднения горючей смеси, пропусков искрообразования или недостаточной энергии искры. При этом усиливается процесс образования нагара на изоляторе и электродах.

Калильное зажигание.

Различают преждевременное, до появления искры, сопровождающее появление искры и запаздывающее, возникающее после воспламенения горючей смеси, вызванное перегретыми участками поверхностей выпускного клапана, поршня, цилиндра или свечи.

Преждевременное воспламе-нение может быть вызвано тлеющими частицами нагара.

При преждевременном калильном зажигании самопроизвольно увеличивается угол опережения зажига-ния. Это приводит к росту скорости нарастания давления и температуры, увели-чивается их максимальное значение, детали двигателя перегреваются и угол опережения зажигания еще больше увеличивается. Процесс принимает ускоря-ющийся характер до момента, когда угол опережения зажигания станет таким, что мощность двигателя начнет стремительно падать.

При калильном зажигании вероятны повреждения выпускного клапана, поршня, поршневых колец, поверхности цилиндра и прокладки головки блока цилиндров. У свечи могут полностью или частично сгореть электроды, а в некоторых случаях может даже оплавиться изолятор.

Детонация.

Это явление возникает при недостаточной детонационной стойкости топлива в наиболее удаленном от свечи месте у горячих поверхно-стей, в результате сжатия еще не сгоревшей горючей смеси основным фронтом пламени.

Ударные волны при детонации распространяются со скоростью 1500-2500 м/с, что превышает скорость звука. Они многократно отражаются от стенок и вызывают вибрацию и локальный перегрев цилиндра, поршня, клапанов и свечи. Возможны повреждения, как при калильном зажигании, так как перегретые детали становятся неспособными выдерживать возросшую нагрузку. На изоляторе свечи могут образоваться сколы и трещины, электро-ды могут оплавиться и даже полностью выгореть.

Характерными признаками детонации являются металлические стуки, вибрация и потеря мощности двига-теля, увеличение расхода топлива и иногда появление черного дыма из выпуск-ной трубы.

Особенностью детонации является некоторая задержка по времени от момента наступления необходимых условий до ее возникновения. Задержка необходима для образования активных веществ, способствующих возникновению взрывного процесса. В связи с этим детонация более вероятна при относительно небольших оборотах коленчатого вала и полной нагрузке.

Наиболее вероятен выход на этот режим при движении автомобиля на подьеме при полностью нажатой педали газа. Если при этом мощность двигателя оказывается недостаточной, скорость автомобиля и частота вращения коленчатого вала уменьшаются. При недостаточ-ном в данных условиях октановом числе топлива возникает детонация, сопровож-даемая звонким металлическим стуком.

Для устранения детонации достаточно перейти на пониженную передачу и увеличить обороты двигателя.

Безусловным является требование использовать только топливо, соответст-вующее двигателю по октановому числу.

Дизелинг.

В некоторых случаях возникает крайне неравномерная неуправляе-мая работа бензинового двигателя с выключенным зажиганием при очень малой частоте вращения коленчатого вала. Это явление возникает из-за самовоспла-менения горючей смеси при сжатии, подобно тому, как это происходит в дизелях. В русской технической литературе «дизелинг» является сравнительно новым тер-мином, взятым из английского языка (dieseling).

На двигателях, преимущественно карбюраторных, где не исключена воз-можность подачи топлива в цилиндр при выключенном зажигании, дизе-линг возникает при попытке остановить двигатель. При выключении зажигания двигатель продолжает работать с очень малыми оборотами и крайне неравно-мерно. Это может продолжаться несколько секунд, иногда дольше, затем двига-тель самопроизвольно останавливается. Объяснять это явление калильным за-жиганием от перегретой свечи было бы неправильно, она тут ни при чем.

Причина дизелинга - в особенностях конструкции камеры сгорания и в каче-стве топлива (то есть дизелинг наступает при низкой стойкости топлива к само-воспламенению при сжатии). Свечи не могут являться причиной этого явления, так как их температура при малых оборотах явно недостаточна для воспламене-ния горючей смеси. Калильное зажигание возникает при температуре электро-дов и изолятора 850-900°С, такой величины она может достигнуть только при работе двигателя с максимальной мощностью. При остановке двигателя темпе-ратура этих деталей не превышает 350°С. Свеча в этих условиях не причина, а скорее «жертва», так как из-за неполноты сгорания усиливается процесс обра-зования нагара.

Качество топлива и моторного масла

Для обеспечения нормальной работы свечей автомобильные бензины долж-ны иметь достаточную детонационную стойкость, минимальное коррозионное воздействие и не иметь склонности к отложениям.

Детонационная стойкость топлива зависит от его химического состава и структу-ры углеводородов, полученных при переработке нефти. Способность сопротив-ляться появлению детонации зависит от молекулярной массы - чем она выше, тем ниже стойкость топлива к детонации и наоборот. Стойкость бензина к детонации, так называемое октановое число, определяется в лабораторных условиях моторным и исследовательским методом на специальной моторной установке, путем сравнения стойкости испытуемого бензина и изооктана в смеси с гептаном. Октановое число изооктана принимают равным 100. Добавка гептана, нестойкого к детонации, снижает октановое число смеси.

Промышленное производство бензина включает первичную и вторичную перера-ботку нефти с последующим смешением различных компонентов для получения необходимых свойств.

При первичной переработке нефти (прямой перегонке) получают 10-25% бензина невысокого качества с октановым числом 40-50. При вторичной переработке неф-ти на крупных нефтеперерабатывающих заводах ее подвергают сложной технологи-ческой обработке с целью расщепления крупных молекул на мелкие, стабилизации химического состава и удаления вредных примесей, особенно серы. Выход бензи-на увеличивается до 60 %. Затем, путем смешения продуктов первичной и вторич-ной переработки нефти с добавлением различных присадок получают товарные бензины. Автомобильные бензины одной мархи, производимые на разных предпри-ятиях, в связи с разницей в технологии, имеют несколько различные составы.

Для повышения октанового числа в бензин добавляют антидетонаторы - хи-мические соединения, подавляющие детонацию. Для удаления из камеры сгора-ния продуктов сгорания при применении антидетонационных присадок в топливо добавляют так называемые выносители - химические вещества, способствую-щие удалению продуктов сгорания. Тем не менее, условия работы свечи при ис-пользовании антидетонаторов существенно ухудшаются.

Полностью удалить продукты сгорания не удается, и на электродах и тепло-вом конусе изолятора свечи образуется нагар. Под воздействием температуры эти отложения могут стать электропроводящими и вызвать частичный или пол-ный отказ 8 искрообразовании.

Небольшие фирмы получают высокооктановые бензины АИ-95 и АИ-98 путем добавки в бензины АИ-92 и АИ-95 до 12-15% метил-трет-бутилового эфира, при этом бензин имеет необходимое качество. Достаточно широко используются раз-личные железосодержащие антидетонаторы и традиционный антидетонатор на ос-нове тетраэтилсвинца (ТЭС). В бензин добавляют краситель, так как ТЭС ядовит.

К сожалению, недобросовестные производители изготавливают суррогатный бензин из низкооктановых бензинов, добавляя антидетонационные присадки свыше действующих норм.

Сверхнормативное использование (более 37 мг Fe/л) содержащих железо антидетонаторов, например ФерРоз, ФК-4 или АПК вызывает отложение токо-проводящего нагара красного цвета на свечах. Этот нагар практически невоз-можно удалить, он приводит к полному и необратимому их отказу.

Коррозионное воздействие бензина определяется содержанием кислот, щело-чей и сернистых соединений. Сильным коррозионным воздействием на металлы обладают минеральные кислоты и щелочи, их наличие в бензинах недопустимо. Сернистые соединения обладают высокой коррозионной активностью и способст-вуют образованию нагара, однако полностью избавиться от них непросто, особен-но при переработке сернистой нефти.

Большинство моторных масел имеют нефтяное происхождение и содержат присадки: противостоящие износу, стабилизирующие, антикоррозионные, мою-щие и т. д. При сгорании масла, попавшего в камеру сгорания, образуются зольные остатки, которые, как и продукты неполного сгорания топлива, могут образовывать нагар на свечах.

Образование нагара и самоочищение

Нагар на свече - это твердая углеродистая масса с шероховатой поверхностью, образующаяся при температуре поверхности 200°С и выше. Свойства, внешний вид и цвет нагара зависят от условий его образования, состава топлива и моторно-го масла. В некоторых случаях, особенно на двухтактных двигателях, нагар может образовать в искровом зазоре электропроводный мостик и вызвать короткое замы-кание во вторичной цепи системы зажигания.

И в том, и в другом случае происхо-дит частичное или полное прекращение искрообразования.

Если свечу очистить от нагара, то ее работоспособность восстанавливается. Поэтому одно из важней-ших требований к свече - способность самоочищаться от нагара. Во многом степень совершенства ее конструкции определяется именно этим свойством.

Удаление нагара, если в продуктах сгорания нет несгораемых веществ, проис-ходит при температуре 300-350°С - это нижний температурный предел работо-способности свечи.

Эффективность самоочищения от нагара зависит от того, как быстро тепловой конус изолятора нагреется до этой температуры после пуска двигателя. С этой точки зрения длину теплового конуса изолятора необходимо выполнять как можно большей, а сам тепловой конус целесообразно выдвигать в камеру сгорания.

То же самое требуется для предотвращения утечек тока и соот-ветственно для снижения потерь энергии зажигания.

Тепловая характеристика

Тепловая характеристика свечи - это зависимость температуры теплового конуса изолятора или центрального электрода от режима работы двигателя.

Различие в тепловых характеристиках свечей достигают в основном за счет изменения длины теплового конуса изолятора.

Удлинение теплового конуса изолятора приводит к увеличению подвода тепла в свечу и к росту ее рабочей температуры. Максимальное значение температуры не может превышать

1,

Свечи зажигания присутствуют в каждом авто и каждый из автовладельцев хотя бы раз в жизни пытался «разобраться» с ними самостоятельно. В руководстве по эксплуатации машины всегда , рекомендуемый производителем. Стоит разобраться, чем отличаются между собой свечи разного типа и различных производителей? Есть ли разница при замене одного типа свечей на другие в работе машины?

Зачастую автовладельцы не могут определиться с выбором, покупать дешевые свечи или же качественные

Виды и принцип работы

Свечи зажигания поджигают смеси, образованные при смешивании топлива и воздуха. В зависимости от производителя конструкция свечей различна, однако, можно выделить две группы. Их виды:

• многоэлектродные свечи зажигания;
• двухэлектродные.

Двухэлектродные устройства оснащены единственным боковым электродом, в отличие от них многоэлектродные свечки состоят из нескольких боковых электродов. Последние оправдывают себя длительным временем службы. В наиболее распространённых искра идёт по двум электродам, которые изнашиваются. Выход из строя бокового электрода - это полная замена свечи. Искра в многоэлектродном устройстве идёт только на один боковой электрод, что увеличивает время работы свечи.

Свечи зажигания отличны друг от друга также материалом. В классических устройствах второстепенные электроды сделаны из стали. Самые дорогостоящие свечки оснащены платиновыми напайками, кроме того, совсем недавно начали выпуск плазменно-форкамерных свечей зажигания. Наконечник основного электрода сделан из сплавов, состоящих из железа, никеля и вкраплений хрома и меди. Боковая часть центрального элемента часто выгорает, её необходимо периодически проверить на неисправность. Изолятор практически всегда изготовлен из керамики алюминиевого состава, переносящего температуры свыше 1000 °C. Тепловая маркировка свечей зажигания напрямую зависит от состава и пропорции различных компонентов, содержащихся в изоляторе.

Кроме того, свечки различаются типом и длиной резьбы, размером головки.

Устройство свечи зажигания

Любая свечка, независимо от её вида и производителя, состоит из металлического корпуса, электродов, изолятора из керамики и основного контактного стержня. Основа корпуса, покрытая специальным средством от коррозии, вверху оснащена резьбой, встраиваемой в блок цилиндров, и шестигранником. Часть плоскости, которой свечка «сталкивается» с головкой, имеет плоскую либо коническую форму. При наличии плоской опорной части для лучшей герметизации встроено кольцо-уплотнитель. В отличие от первого конический верх самостоятельно герметизирует отверстие между свечой зажигания и головкой блока. Изолятор сделан из прочной керамики. Устройство свечи зажигания продумано до мелочей, чтобы избежать утечки электричества в изоляторе предусмотрены кольцевые продольные полосы и нанесена техническая глазурь, часть корпуса рядом с камерой сгорания делают в виде конуса. С внутренней стороны к изолятору прикреплены главный электрод и стержень. В некоторых моделях зазор между ними заполняет резистор, препятствующий . Соединения плотно герметизируются стекломассой с высокой токопроводностью. Рядом с центральным имеется боковой электрод, который изготавливается из жаропрочного металла и приваривается к корпусу. Чтобы уменьшить тепловое воздействие основной электрод выполняют из нескольких металлов (меди и жаропрочной оболочки).

Признаки неисправности свечей зажигания

Стабильная работа свечи обеспечивает автовладельцу надёжное функционирование бензинового силового агрегата. Однако проблем в работе свечей просто не избежать. Давайте разберёмся, когда менять свечи зажигания:

• автомобиль начал заводиться не с первого раза, двигатель работает с трудом, «кашляет» недовольно на холостом ходу. Это один из самых первых признаков на необходимость проверить свечи на неисправность;
• расход топлива в последнее время ощутимо увеличился, кроме того, в выхлопных газах возросло СО и СН;
• одна из свечей все время мокрая от попадающего на неё бензина (именно она будет неисправна).
• при работе мотора проявляется отрицательная динамика (заметна сниженная мощность или авто недобирает обороты).
• появилось «троение» (машину во время езды поддёргивает, в двигателе недостаёт мощности).

Не стоит ждать, что это пройдёт, если есть хоть один из описанных признаков, следует взять ящик с инструментами и основательно проверить функционирование свечек. Вовремя не заменённые детали могут в кратчайшие сроки нанести огромный урон как автомобилю, так и кошельку владельца. Все производители авто рекомендуют заменять эти детали при ежегодном прохождении техобслуживания.

Способы диагностики

Диагностика силового агрегата предусматривает осмотр свечей как важного элемента системы зажигания. Практически во всех автомобилях зарубежного и отечественного производства они легкодоступны, автолюбители сами могут их проверить. Для того чтобы проверка прошла удачно, их нежелательно путать и менять местами относительно цилиндров, лучше всего рассматривать их в .

Есть несколько способов, позволяющих проверить работоспособность свечек в домашних условиях. Перед их снятием, в первую очередь нужно отсоединить провода, идущие к распределителю. Определить, какая именно свеча перестала работать, можно сняв их по одной и прослушав при этом работу двигателя. Неизменённый звук говорит о проблеме в отключённой детали.

Проверка искры

Первый способ проверки в домашних условиях - наличие искры. Тщательно очищенную от различных загрязнений свечку с помощью прибора (щупа) регулируют на расстоянии с электродами. Покрывают её проводом и примыкают к металлической основе силового агрегата. Это делается для того, чтобы создать электрический контакт. Проверить работу свечей (наличие и цвет искры) необходимо посредством включённого на пару секунд стартера. У нормально функционирующей свечки искра имеет голубой цвет, если же в искре проглядывается красный цвет или его, вообще, нет, значит, свеча подлежит замене.

Проверка мультиметром

Вторым способом проверить работоспособность свечки намного проще, для этого необходим мультиметр - прибор, который зачастую называют тестером. Это устройство проверяет наличие либо отсутствие короткого замыкания. Однако проверка мультиметром не всегда точно может указать неисправность. Простой в обращении аппарат имеет понятную для простого автолюбителя форму. Проверка свечки проводится следующим образом: на свечи зажигания ложатся провода от прибора так, чтобы первый провод находился на выходе, а другой был прикреплён на цоколь. В работоспособном положении появляется искра, с нахождением в 4 мм относительно контактов.

Проверка «пистолетом»

Третий способ поверки самый изощрённый - это проверка пистолетом. Чтобы сделать её самому, необходим стенд, проводящий такую проверку под некоторым давлением. В наше время купить такое устройство можно в магазине, торгующем автозапчастями. Проверить свечку необходимо так: вставить её в и одеть специальный колпачок. Заложенная исправная свеча после нажатия на курок должна отреагировать на электродах искрой и загоревшейся лампочкой. Стоит помнить, что пистолет, из-за разности давления в нём и в авто, не может дать точного результата. Однако не работающая при проверке пистолетом свеча должна быть заменена в ближайшее время.

Заключение

Даже небольшие нарушения и неполадки со стороны свечей зажигания могут при недобросовестном отношении автовладельца привести к серьёзным сбоям в работе машины. Стоит знать, что проверку этого устройства может сделать любой водитель. Чтобы все сделать правильно, необходимо лишь следовать описанным выше действиям.

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.

Устройство и роль в автомобиле

Конструкция свечи зажигания

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

Образование искры на электродах

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

Расположение свечи зажигания в двигателе

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

Маркировка свечей зажигания

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.