В помощь будущему автомеханику - свечи зажигания. Все о свечах зажигания: принцип работы, особенности эксплуатации и ухода Что такое свеча зажигания
Свеча зажигания служит для переноса в цилиндр двигателя подающегося высокого напряжения, с целью создания искры зажигания и воспламенения рабочей смеси. Кроме того, свеча должна изолировать от блока цилиндров подающееся на нее высокое напряжение (более 30 кВ), снижать пробои и прорывы, а также герметично закрывать камеру сгорания. Кроме того, она должна обеспечивать соответствующий диапазон температур во избежание загрязнения электродов и возникновения калильного зажигания. Устройство типичной свечи зажигания показано на рисунке.
Рис. Свеча зажигания производства фирмы «Bosch»
Стержень клеммы и центральный электрод
Стержень клеммы изготовлен из стали и выступает из корпуса свечи зажигания. Он служит для присоединения провода высокого напряжения или напрямую установленной стержневой катушки зажигания. Электрическое соединение между стержнем клеммы и центральным электродом выполнено с помощью расположенного между ними расплава стекла. К расплаву стекла домешивается наполнитель для улучшения степени обгорания и свойств сопротивления помехам. Так как центральный электрод находится непосредственно в камере сгорания, он подвержен воздействию очень высоких температур и сильной коррозии вследствие контакта с отработавшими газами, а также с остаточными продуктами сгорания масла, топлива и примесей. Высокие температуры искрообразования приводят к частичному расплавлению и выпариванию материала электродов, поэтому центральные электроды изготавливаются из никелевого сплава с добавками хрома, марганца и кремния. Наряду с никелевыми сплавами используются также сплавы серебра и платины, так как они незначительно обгорают и хорошо отводят тепло. Центральный электрод и стержень клеммы герметично закреплены в изоляторе.
Изолятор
Изолятор предназначен для отделения стержня клеммы и центрального электрода свечи зажигания от ее корпуса, чтобы не происходило пробоя высокого напряжения на «массу» автомобиля. Для этого изолятор должен обладать высоким электрическим сопротивления, поэтому он изготовлен из оксида алюминия, содержащего стекловидные добавки. Для снижения токов утечки горлышко изолятора имеет оребрение.
Наряду с механическими и электрическими нагрузками изолятор подвергается также высоким термическим нагрузкам. При работе двигателя на максимальных оборотах у опоры изолятора температура достигает 850 °С, а у головки изолятора - около 200 °С. Данные температуры возникают вследствие цикличных процессов сгорания рабочей смеси в цилиндре двигателя. Для того, чтобы температуры в области опоры не становились высокими, материал изолятора должен обладать хорошей теплопроводностью.
Общее устройство свечи зажигания
Свеча зажигания имеет металлический корпус, который вкручивается в соответствующее отверстие в головке блока цилиндров. В корпус свечи зажигания встроен изолятор, для герметизации которого используются специальные внутренние уплотнения. Изолятор содержит внутри центральный электрод и стержень клеммы. После сборки свечи зажигания выполняется окончательная фиксация всех деталей путем термической обработки. Боковой электрод, изготовленный из того же материала что и центральный, приваривается к корпусу свечи. Форма и расположение бокового электрода зависят от типа и конструкции двигателя. Зазор между центральным и боковым электродами регулируется в зависимости от типа двигателя и системы зажигания.
Существует много возможностей расположения бокового электрода, что влияет на величину промежутка искрового разряда. Чистая искра образуется между центральным электродом и боковым, г-образной формы. При этом рабочая смесь легко попадает в промежуток между электродами, что способствует ее оптимальному воспламенению. Если кольцеобразный боковой электрод устанавливается на одном уровне с центральным, то искра может скользить над изолятором. В этом случае ее называют скользящим искровым разрядом, который позволяет сжигать наслоения и остаточный нагар на изоляторе. Улучшить эффективность воспламенения рабочей смеси можно либо увеличением длительности искрообразования, либо увеличением энергии искрообразования. Рациональной является комбинация скользящего и обычного искровых разрядов.
Рис. Типы свечей зажигания с воздушным скользящим искровым разрядом
Для снижения потребности в напряжении на свече зажигания со скользящим искровым зарядом может быть дополнительно установлен управляющий электрод. При увеличении температуры изолятора искрообразование способно происходить при меньшем напряжении. При длительном промежутке искрового разряда воспламенение улучшается как для бедной, так и для богатой смеси топлива с воздухом.
Для двигателей с впрыском топлива во впускной коллектор предпочтение отдается свече зажигания с траекторией искрового разряда, «растянутой» в камере сгорания, в то время как для двигателей с непосредственным впрыском топлива в камеру сгорания и послойным смесеобразованием свеча зажигания с поверхностным разрядом имеет преимущества благодаря лучшей возможности самоочищения.
При выборе подходящей для двигателя свечи зажигания важную роль играет ее калильное число, с помощью которого можно судить о тепловой нагрузке на опору изолятора. Данная температура должна быть примерно на 500 °С выше, чем температура, необходимая для самоочищения свечи от наслоений. С другой стороны, нельзя превышать максимальную температуру около 920 °С, иначе возможно возникновение калильного зажигания.
Если не достичь температуры, необходимой для самоочищения свечи, частицы топлива и масла, скапливающиеся у опоры изолятора, не будут сжигаться, и между электродами на изоляторе могут образоваться токопроводящие полосы, которые способны привести к пропускам искрообразования.
Если опора изолятора нагревается выше 920 °С, это приведет к неконтролируемому сгоранию рабочей смеси вследствие накаленной опоры изолятора во время сжатия. Мощность двигателя снижается, а свеча зажигания вследствие тепловой перегрузки может быть повреждена.
Свеча зажигания для двигателя выбирается согласно ее калильному числу. Свеча с маленьким калильным числом имеет незначительную поверхность поглощения тепла и подходит для двигателей с высокими нагрузками. Если двигатель нагружен слабо, устанавливается свеча зажигания с высоким калильным числом, имеющая большую поверхность поглощения тепла. Конструктивно калильное число свечи зажигания регулируется при ее изготовлении, например, с помощью изменения длины опоры изолятора.
Рис. Определение калильного числа свечи зажигания
При использовании комбинированного электрода, включающего электрод на никелевой основе с медным ядром, улучшается теплопроводность и вследствие этого отвод тепла от электрода.
К важным задачам при разработке свечи зажигания относится увеличение интервалов технического обслуживания. Вследствие коррозии, связанной с искровым разрядом, во время работы зазор между электродами увеличивается, а вместе с тем увеличивается и потребность в напряжении во вторичной цепи системы зажигания. При сильном износе электродов свечу зажигания следует заменить. На сегодняшний сроки службы свечей зажигания, в зависимости от их конструкции и материалов, составляют от 60000 км до 90000 км. Это достигается улучшением материала электродов и использованием большего количества боковых электродов (2, 3 или 4 боковых электрода).
Бесспорно, любой элемент транспортного средства – это его неотъемлемая часть, на которую возлагаются определенные функции. Если с большими агрегатами (мотор, генератор, аккумулятор и т.д.) все более-менее понятно, то в вопросе предназначения маленьких деталей иногда непросто разобраться. Именно такими небольшими составляющими большой конструкции автомобиля являются свечи зажигания, о которых и пойдет речь далее.
Для чего нужны свечи в автомобиле
Если проводить аналогию с обычной восковой свечой, то автомобильная свеча зажигания также способна гореть, вот только ее пламя представлено в форме кратковременной искры, которая и отвечает за воспламенение топливовоздушной смеси в различных типах тепловых моторов. Что касается бензиновых силовых агрегатов, то возгоранию топливной жидкости предшествует электрический разряд, напряжение которого соответствует нескольким тысячам или даже десяткам тысяч вольт. Такой разряд появляется между электродами свечи, срабатывающей при каждом цикле в конкретный момент работы силового агрегата.
Получается, что если убрать этот элемент из общей рабочей цепочки, то воспламенение смеси не произойдет, и мотор не сможет начать свою работу. На то, как работают свечи зажигания, мы еще обратим внимание, но немного позже.
Устройство и принцип работы свечей зажигания
К основным конструктивным элементам автомобильных свечей зажигания относятся изолятор, центральный электрод, контактный стержень и, собственно, сам корпус, в который все это помещено. Контактный стержень выступает соединительным элементом между свечой зажигания и катушкой, либо свечой и высоковольтным проводом. Центральный электрод играет роль катода, изготовленного из легированной стали. Диаметр электрода находится в пределах 0,4-2,5 мм.
Сегодня для создания этого элемента используется сразу два металла: медь (из нее изготавливается сердечник) и сталь (биметаллический электрод). Стальная оболочка хорошо нагревается, тем самым обеспечивая надежный и быстрый запуск силовой установки, а медный сердечник быстро отводит тепло.
Чтобы увеличить срок службы свечей зажигания, повысить устойчивость деталей к коррозийным влияниям и разрушениям под воздействием электрохимических процессов, сердечник изготавливают из благородного или редкоземельного сплава стали
(иридия, платины, иттрия, вольфрама или палладия). Именно этот факт поспособствовал появлению дополнений к названию деталей: , платиновая и т.д.
Центральный электрод и контактный стержень соединяются с помощью токопроводящего герметика, который просто необходим для защиты электрооборудования мотора от проблем, появляющихся из-за искрообразования. Таким герметиком нередко становится проводящая ток стекломасса. Изолятор служит объединяющим звеном, которое соединяет контактный стержень с центральным электродом. Именно этот элемент обеспечивает электрическую изоляцию и установленный температурный режим свечи зажигания.
Все указанные элементы заключены в металлический корпус, выполненный из никелевого сплава. Он дополнен резьбой для вкручивания свечи в головку блока цилиндров и ее удержания там. Нижняя часть свечи представлена в виде бокового электрода, изготовленного из никелевого сплава. Между центральным и боковым электродом имеется зазор, размеры которого влияют на качество воспламенения топливно-воздушной смеси.
Применение свечи с большим зазором требует использования более высокого пробойного напряжения, что повышает вероятность пропуска момента зажигания.
Как результат, мы получаем увеличение расхода топлива и вредных выхлопных газов. В то же время слишком маленький зазор создает малую искру, вследствие чего эффективность от воспламенения ТВС существенно снижается.
Принцип работы свечи зажигания достаточно прост: топливовоздушная смесь поджигается электрическим разрядом, напряжение которого достигает нескольких тысяч или даже десятков тысяч вольт. Это напряжение появляется между электродами свечи в конкретный момент каждого рабочего цикла силовой установки машины.
Виды свечей зажигания
Одним из основных критериев разделения свечей зажигания на виды является их конструкция. Так, учитывая устройство таких «зажигалок», их подразделяют на:
двухэлектродные (классический вариант, в котором имеется один центральный и один боковой электрод);
многоэлектродные (предусматривают наличие одного центрального и нескольких боковых электродов).
Последний вариант используется, когда есть желание получить надежную свечу зажигания с длительным сроком службы. Дело в том, что в двухэлектродном варианте искра возникает только между двумя электродами, вызывая их быстрое выгорание, а многоэлектродная свеча позволяет искре появляться между центральным и одним из боковых электродов. Учитывая снижение нагрузки на каждый боковой электрод, вполне логично, что свеча прослужит дольше.
Кроме того, разделить свечи зажигания на виды можно и исходя из материала их изготовления. В таком случае выделяют классические и платиновые изделия. В первом случае, чаще всего, электроды изготавливаются из меди, но существуют варианты, в которых электроды покрыты редкими металлами (например, иттрием). Такое покрытие увеличивает стойкость электродов, но на остальные характеристики практически никак не влияет.
Электроды из платины обладают высокой коррозийной и температурной устойчивостью, и ими могут быть не только центральные, но и боковые элементы. Указанный вид свечей зажигания монтируется в турбодвигатели, оборудованные турбо- или механическим нагнетателем. В сравнении с классическими вариантами, срок службы платиновых изделий сравнительно больше, но и стоят они дороже.
Относительно недавно появился еще один вид свечей зажигания – плазменно-форкамерные . В этом случае роль бокового электрода возлагается на корпус изделия, а сама конструкция образует искровой кольцевой зазор, в котором перемещение искры происходит по кругу. Принято считать, что именно этот вид свечей зажигания улучшает самоочистку деталей, тем самым увеличивая их срок службы.
Центральный электрод свечи соединен с контактным выводом посредством специального керамического резистора, который отлично уменьшает помехи от работающей системы зажигания. Зачастую наконечник центрального электрода изготавливается из железоникелевых сплавов, к которым добавляют хром, медь и другие редкоземельные металлы.
Края центрального электрода больше всего подвержены электронной эрозии – выгоранию, из-за чего приходится периодически счищать следы эрозии наждаком. Однако сегодня необходимость в подобной процедуре отпала, так как начали использоваться сплавы с «благородными» металлами: вольфрамом, платиной, иридием и т.д.
Существуют варианты классических изделий, в которых электроды покрыты сплавом иттрия, что также помогает увеличить устойчивость электродов к отрицательным влияниям, и являются ключевой особенностью подобных свечей зажигания.
Еще одна классификация описанных деталей основывается на тепловых характеристиках, то есть, согласно калильному числу, свечи разделяются на: горячие (калильное число колеблется от 11 до 14), средние свечи (от 17 до 19) и холодные (больше 20). Также существуют унифицированные изделия, калильное число которых соответствует 11-20. Каждый двигатель требует установки свечей, идеально соответствующих ему по тепловым характеристикам. Тип резьбы свечей зажигания также является поводом их разделения на виды, причем как по длине, так и по размеру головки под ключ. Все эти параметры необходимо учитывать при выборе деталей.
Маркировка и срок службы
Главными параметрами свечей зажигания любого вида являются присоединительные размеры деталей (длина и диаметр резьбовой части), калильное число, присутствие встроенного резистора и положение теплового конуса.
Отечественные искровые варианты таких изделий, подходящие для моторов практически всех транспортных средств (легковых и грузовых автомобилей, автобусов, мотоциклов и др.) полностью отвечают требованиям международного стандарта ИСО МС 1919, тем самым обеспечивая возможность их замены зарубежными аналогами по характеристикам и размерам.
Разница между габаритными и присоединительными размерами свечей зажигания объясняется разнообразием выпускаемых силовых установок. Современные требования по повышению качества их рабочих параметров определяют основное направление в развитии свечей зажигания: резьбовая часть удлиняется, в то время как диаметральные размеры уменьшаются. Маркировка свечей зажигания, которые выпускаются в России, представлена ниже.
Примечания:
* - Свечи зажигания, резьбовая часть корпуса которых соответствует 9.5 мм. Существуют только варианты с резьбой М14х1.25, и размером шестигранника "под ключ" 19.0 мм.
** - Изделия с длиной резьбовой части корпуса в 12.7 мм, которые производятся только с размером резьбы М14х1.25. В этом случае размер шестигранника "под ключ" равняется 16.0 и 20.8 мм.
*** - Порядковый номер разработки. Указывается информация о величине искрового зазора, установленного производителем и (или) информация о других особенностях конструкции, которые не влияют на общие рабочие характеристики свечи.
о.н. - обозначение не ставится.
На что обращать внимание при покупке
Устройство свечи зажигания – не единственный параметр, на который стоит обращать внимание при выборе таких деталей. Однако к самым важным из них относят всего две характеристики: калильное число
и размер самой свечи
. Что касается размеров, то здесь все достаточно просто: слишком маленькая свеча просто провалится в свечной колодец, в то время как большая в него не поместится.
Калильное зажигание – это уже более серьезный параметр, который определяет температурный диапазон свечи зажигания (температуру, при которой топливно-воздушная смесь сможет загораться от искры, а не от раскаленного электрода).
Высокий показатель калильности свидетельствует о «холодности» свечи, а значит, такая деталь создана для работы на моторах, способных прогреваться до высоких температур и выносить серьезные нагрузки. Низкое калильное число указывает на «горячую» свечу зажигания, которая может самоочищаться. По этой причине не стоит сразу записывать такие изделия в ряды «неподходящих».
Наиболее подходящий способ выбора свечей зажигания, учитывая при этом длительность срока их службы и другие важные характеристики, – это обратиться к дилеру или просмотреть руководство по эксплуатации автомобиля. Правда, его использование не всегда возможно, так как руководства может не оказаться под рукой, а владельцы старых марок не всегда смогут найти свечи, которые им посоветовал производитель 15-20 лет назад.
Без свечи зажигания современный бензиновый двигатель не смог бы работать. К тому же относительно незаметная часть должна выдерживать значительную температуру и давление. Как работают свечи зажигания и каковы их наиболее важные характеристики?
Первое практическое применение свечи зажигания в двигателе внутреннего сгорания связано с именем бельгийца Джозефа Ленуара. Произошло это в 1860 году. Он использовал такое устройство для воспламенения в своём двигателе. Но патентование свечи зажигания было впервые осуществлено примерно тридцать восемь лет спустя. И сразу три изобретателя имели к этому отношение: Никола Тесла, Фредерик Ричард Симс и Роберт Бош. Позже со свечами зажигания стали связывать и другие известные имена. Например, Альберт Чемпион - основатель известной компании по их производству.
Условия работы, которым не позавидуешь.
Свеча зажигания с виду является мелкой деталью, но условия, в которых она должна работать, заслуживают как минимум признания. Так как удельная мощность двигателей увеличивается и в то же время прилагаются усилия, чтобы продлить срок службы изделий, к ним предъявляются всё более высокие требования. Впрочем, судите сами.
Так как свеча зажигания входит в камеру сгорания двигателя, она должна быть способна выдерживать быстрые изменения температуры в диапазоне приблизительно от 2000 до 2500 градусов, а давление до 6 бар. В то же время при впуске давление в цилиндре падает ниже атмосферного и одновременно снижается температура приблизительно до 80 градусов. Но и это ещё не всё.
Интересно - что для шестицилиндрового двигателя при 5000 оборотов в минуту каждую минуту требуется 15 000 искровых разрядов! За одну минуту каждая свеча воспламеняет смесь 2500 раз, а это более чем 40 раз в секунду! Ещё изделие подвергается неблагоприятным химическим воздействиям, так как окружающая среда внутри камеры сгорания довольно агрессивная, не говоря уже о различных условиях работы двигателя. А ещё скачки напряжения в диапазоне от 25 до 30 кВ.
О принципе разряда
Воспламенение смеси свечой зажигания осуществляется за счёт возникновения искры между электродами. Речь идёт о так называемом разряде между электродами. Фактически искра возникает в момент, когда имеет место превышение пробойного напряжения между центральным и боковым электродом (их может быть и больше). То есть происходит преобразование энергии из катушки зажигания в электрическую искру. Оценивается так называемое напряжение дугового перекрытия. Его значение зависит от расстояния между электродами, геометрии электродов, давления в камере сгорания и от соотношения воздуха и топлива в момент воспламенения - то есть от насыщенности смеси. Во время работы двигателя происходит постепенный износ устройства, который проявляется увеличением расстояния между электродами, что приводит к постепенному увеличению пробойного напряжения.
Насколько важна хорошая изоляция?
Строение свечи зажигания
Итак, из чего свеча зажигания состоит? Корпус изделия формирует изолятор. Ранее использовалась слюда, сегодня керамика, совсем недавно начали применять так называемый корунд или оксид алюминия. В самом верху устройства имеется контактный вывод для присоединения кабеля системы зажигания или, возможно, размещения катушки зажигания (для прямого зажигания FPS с отдельной катушкой для каждой свечи). Далее, следует металлический корпус, частью которого является резьбовое соединение, с его помощью изделие завинчивается в головку блока цилиндров. С ним и, следовательно, металлическим корпусом соединяется внешний (иногда его также называют боковым) электрод. По центру свечи расположен центральный положительный электрод, соединённый с контактным выводом для присоединения высоковольтного кабеля системы зажигания и герметично упакованный в стекло или кремний. Внешний электрод электрически соединён с кузовом транспортного средства, то есть отрицательным полюсом электрической системы.
Разновидности свечей зажигания
Существует много разновидностей свечей. С первого взгляда можно увидеть отличия в диаметре резьбы: M18, M14, M12 и M10. Вместе с этим имеется и различный шаг резьбы: от максимального 1,5 до 1,25 и даже 1,0 мм. Далее, различают форму опорной (уплотнительной) поверхности свечи в головке блока цилиндров. Она может быть конический или плоской. Есть свечи с короткой и длинной резьбой.
Дальнейшее деление происходит по компоновке (структуре) искры или количеству внешних электродов, их может быть до четырёх. Кроме того, свечи могут отличаться материалом, используемым для изготовления электродов, формой корпуса и уровнем помех.
Для обеспечения имеющихся и постоянно растущих требований к свече зажигания важное значение имеет выбор правильного материала для электрода. Средние изделия обычно изготавливаются таким образом, чтобы соблюдался компромисс между прочностью и расходом материалов. Используются сплавы вольфрама, платины и иридия. Как альтернатива может быть сплав хрома и железа. А ещё лучше серебро, которое обладает превосходными свойствами с точки зрения тепловой нагрузки, отличается износоустойчивостью и продлевает срок службы свечи до 70 000 км. Недостатком является, конечно же, цена. Кроме того, используется платина. Она стоит дороже, но хорошо противостоит выгоранию и коррозии. Очень часто центральный электрод состоит из двух различных материалов.
Особенности свечей зажигания.
При рассмотрении свечей зажигания оцениваются, помимо всего прочего, три важных свойства, от которых зависят другие их характеристики.
- Первым является уже упомянутое расстояние между электродами, в народе его называют зазор. Это минимальное расстояние между центральным и боковым электродами. Чем меньше расстояние, тем меньше напряжение электрической дуги (пробойное) требуется, чтобы произвести искру.Но на небольшом расстоянии между электродами искра короткая. Вследствие этого выделяется мало энергии, что снижает обеспечение сжигания смеси. Происходит пропуск зажигания, работа двигателя более шумная, к тому же ухудшаются показатели выбросов отработанных газов. И наоборот, большее расстояние требует высокого напряжения зажигания и может привести к пропуску зажигания при высоких оборотах двигателя.
- Второй особенностью является положение искрового промежутка. Это расстояние конца центрального электрода от фронтальной поверхности резьбового соединения свечи зажигания. Оно, как правило, находится в интервале от 3 до 5 мм. Но у гоночных двигателей это значение может быть даже отрицательным. Центральный электрод, таким образом, погружён в резьбовую часть.
- Третьей особенностью является значение теплопередачи свечи зажигания. Речь идёт о мере тепловой нагрузочной способности изделия, которая, таким образом, должна быть адаптирована к характеристикам двигателя. Свеча зажигания во время работы не должна превышать определённую температурную зону. И на практике некоторые устройства могут в одном двигателе чрезмерно нагреваться, а в другом рабочая температура будет слишком низкая.
Что такое калильное число
Различают горячие свечи с высокой температурой, которую они смогут выдерживать, и холодные, их температура эксплуатации, наоборот, ниже. Значение теплопередачи свечи зажигания в основном определяет размер поверхности нижней части изолятора. Если передний край изолятора длинный, устройство будет иметь высокую способность выдерживать температуру. С другой стороны, короткий передний край изолятора имеет холодная свеча (с низкими температурными свойствами).
Как понять, подходят ли свечи зажигания.
Описанные выше качества и в результате различия между отдельными видами свечей в плане их использования интересны, но на практике, точнее, для того, чтобы понять, какие свечи нужны двигателю вашего автомобиля, эти знания совершенно не требуются. При покупке изделий важна только корректная маркировка, которая гарантирует, что они предназначены именно для конкретного двигателя.
К сожалению, разные производители используют различные методологии маркировки свечей. К счастью, есть переводная таблица, которая должна быть доступна у каждого продавца автозапчастей. Любопытно отметить, например, что изделие Bosch W7D у компании Champion указывается как N9Y, а у NGK его называют BPM7. Причём в плане свойств и характеристик это одна и та же свеча. Дальше будет…
Свеча зажигания служит для переноса в цилиндр двигателя подающегося высокого напряжения, с целью создания искры зажигания и воспламенения рабочей смеси. Кроме того, свеча должна изолировать от блока цилиндров подающееся на нее высокое напряжение (более 30 кВ), снижать пробои и прорывы, а также герметично закрывать камеру сгорания. Кроме того, она должна обеспечивать соответствующий диапазон температур во избежание загрязнения электродов и возникновения калильного зажигания. Устройство типичной свечи зажигания показано на рисунке.
Рис. Свеча зажигания производства фирмы «Bosch»
Стержень клеммы и центральный электрод
Стержень клеммы изготовлен из стали и выступает из корпуса свечи зажигания. Он служит для присоединения провода высокого напряжения или напрямую установленной стержневой катушки зажигания. Электрическое соединение между стержнем клеммы и центральным электродом выполнено с помощью расположенного между ними расплава стекла. К расплаву стекла домешивается наполнитель для улучшения степени обгорания и свойств сопротивления помехам. Так как центральный электрод находится непосредственно в камере сгорания, он подвержен воздействию очень высоких температур и сильной коррозии вследствие контакта с отработавшими газами, а также с остаточными продуктами сгорания масла, топлива и примесей. Высокие температуры искрообразования приводят к частичному расплавлению и выпариванию материала электродов, поэтому центральные электроды изготавливаются из никелевого сплава с добавками хрома, марганца и кремния. Наряду с никелевыми сплавами используются также сплавы серебра и платины, так как они незначительно обгорают и хорошо отводят тепло. Центральный электрод и стержень клеммы герметично закреплены в изоляторе.
Изолятор
Изолятор предназначен для отделения стержня клеммы и центрального электрода свечи зажигания от ее корпуса, чтобы не происходило пробоя высокого напряжения на «массу» автомобиля. Для этого изолятор должен обладать высоким электрическим сопротивления, поэтому он изготовлен из оксида алюминия, содержащего стекловидные добавки. Для снижения токов утечки горлышко изолятора имеет оребрение.
Наряду с механическими и электрическими нагрузками изолятор подвергается также высоким термическим нагрузкам. При работе двигателя на максимальных оборотах у опоры изолятора температура достигает 850 °С, а у головки изолятора - около 200 °С. Данные температуры возникают вследствие цикличных процессов сгорания рабочей смеси в цилиндре двигателя. Для того, чтобы температуры в области опоры не становились высокими, материал изолятора должен обладать хорошей теплопроводностью.
Общее устройство свечи зажигания
Свеча зажигания имеет металлический корпус, который вкручивается в соответствующее отверстие в головке блока цилиндров. В корпус свечи зажигания встроен изолятор, для герметизации которого используются специальные внутренние уплотнения. Изолятор содержит внутри центральный электрод и стержень клеммы. После сборки свечи зажигания выполняется окончательная фиксация всех деталей путем термической обработки. Боковой электрод, изготовленный из того же материала что и центральный, приваривается к корпусу свечи. Форма и расположение бокового электрода зависят от типа и конструкции двигателя. Зазор между центральным и боковым электродами регулируется в зависимости от типа двигателя и системы зажигания.
Существует много возможностей расположения бокового электрода, что влияет на величину промежутка искрового разряда. Чистая искра образуется между центральным электродом и боковым, г-образной формы. При этом рабочая смесь легко попадает в промежуток между электродами, что способствует ее оптимальному воспламенению. Если кольцеобразный боковой электрод устанавливается на одном уровне с центральным, то искра может скользить над изолятором. В этом случае ее называют скользящим искровым разрядом, который позволяет сжигать наслоения и остаточный нагар на изоляторе. Улучшить эффективность воспламенения рабочей смеси можно либо увеличением длительности искрообразования, либо увеличением энергии искрообразования. Рациональной является комбинация скользящего и обычного искровых разрядов.
Рис. Типы свечей зажигания с воздушным скользящим искровым разрядом
Для снижения потребности в напряжении на свече зажигания со скользящим искровым зарядом может быть дополнительно установлен управляющий электрод. При увеличении температуры изолятора искрообразование способно происходить при меньшем напряжении. При длительном промежутке искрового разряда воспламенение улучшается как для бедной, так и для богатой смеси топлива с воздухом.
Для двигателей с впрыском топлива во впускной коллектор предпочтение отдается свече зажигания с траекторией искрового разряда, «растянутой» в камере сгорания, в то время как для двигателей с непосредственным впрыском топлива в камеру сгорания и послойным смесеобразованием свеча зажигания с поверхностным разрядом имеет преимущества благодаря лучшей возможности самоочищения.
При выборе подходящей для двигателя свечи зажигания важную роль играет ее калильное число, с помощью которого можно судить о тепловой нагрузке на опору изолятора. Данная температура должна быть примерно на 500 °С выше, чем температура, необходимая для самоочищения свечи от наслоений. С другой стороны, нельзя превышать максимальную температуру около 920 °С, иначе возможно возникновение калильного зажигания.
Если не достичь температуры, необходимой для самоочищения свечи, частицы топлива и масла, скапливающиеся у опоры изолятора, не будут сжигаться, и между электродами на изоляторе могут образоваться токопроводящие полосы, которые способны привести к пропускам искрообразования.
Если опора изолятора нагревается выше 920 °С, это приведет к неконтролируемому сгоранию рабочей смеси вследствие накаленной опоры изолятора во время сжатия. Мощность двигателя снижается, а свеча зажигания вследствие тепловой перегрузки может быть повреждена.
Свеча зажигания для двигателя выбирается согласно ее калильному числу. Свеча с маленьким калильным числом имеет незначительную поверхность поглощения тепла и подходит для двигателей с высокими нагрузками. Если двигатель нагружен слабо, устанавливается свеча зажигания с высоким калильным числом, имеющая большую поверхность поглощения тепла. Конструктивно калильное число свечи зажигания регулируется при ее изготовлении, например, с помощью изменения длины опоры изолятора.
Рис. Определение калильного числа свечи зажигания
При использовании комбинированного электрода, включающего электрод на никелевой основе с медным ядром, улучшается теплопроводность и вследствие этого отвод тепла от электрода.
К важным задачам при разработке свечи зажигания относится увеличение интервалов технического обслуживания. Вследствие коррозии, связанной с искровым разрядом, во время работы зазор между электродами увеличивается, а вместе с тем увеличивается и потребность в напряжении во вторичной цепи системы зажигания. При сильном износе электродов свечу зажигания следует заменить. На сегодняшний сроки службы свечей зажигания, в зависимости от их конструкции и материалов, составляют от 60000 км до 90000 км. Это достигается улучшением материала электродов и использованием большего количества боковых электродов (2, 3 или 4 боковых электрода).
В статье будет приведена информация о свечах зажигания, о их маркировке, характеристиках, взаимозаменяемости и о том, как они работают. Также будут рассмотрены основные причины неисправностей связанные со свечами зажигания и методы их устранения.
Свечам зажигания в машине стоит уделять особенное внимание, так как из-за такого по сути не дорогого элемента, мы можем потерять куда больше: на бензине, потере мощности, повышенному сажеобразованию в камере сгорания, что скажется в том числе и на ресурсе двигателя. Итак, давайте по порядку.
Устройство свечи зажигания
Что такое и из каких основных частей и элементов она состоит? Свеча зажигания
- это, прежде всего, разрядник с двумя контактами, при протекании тока через данные контакты образуется высоковольтная дуга, которая и поджигает топливную смесь в камере сгорания.
В среднем ресурс свечи зажигания составляет 30 тысяч километров пробега. Основными поломками свечи являются пробои диэлектрического изолятора, а так же значительный износ электродов, который приводит к изменению зазора и их формы. В последствии данные неисправности сказываются на устойчивой работе двигателя, на тяге, на его запуске, на образовании сажи в камере сгорания. Однако некоторые свечи зажигания проработать куда дольше, ведь все зависит от качества изготовления, применяемых материалов, о всем этом далее.
Свечи зажигания появились довольно давно, во времена первых машин и ДВС. Раньше и свечи были другие. Взгляните на рисунок, где приведена свеча зажигания от "Победы" (1949 год). Да, выглядит она несколько неказисто, но основные ее элементы и принципы работы сохранились неизменно с тех времен.
А так выглядят современные свечи.
1 - контактная (штекерная) гайка; 2 - изолятор; 3 - ребра 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
На рисунке приведена конструкция классической современной свечи зажигания. Основными элементами любой современной свечи зажигания являются металлический корпус, керамический изолятор, электроды и контактный стержень. На корпусе свечи зажигания нарезана резьба, которая ввинчивается в головку блока двигателя, шестигранник - под ключ типа "головка". Опорная поверхность (поверхность свечи зажигания, ограничивающая ход свечи при вкручивании по резьбе в головку блока двигателя) может быть плоской или конической.
Для надежной герметизации свечного отверстия используется уплотнительное кольцо или коническая поверхность, которая сама герметизирует соединение свечи с головкой блока конус по конусу. Материалом изолятора служит высокопрочная техническая керамика. Для предотвращения утечки электричества на его поверхности (в "верхней" части изолятора) делают кольцевые канавки (барьеры тока) и наносят специальную глазурь, а часть изолятора со стороны камеры сгорания выполняют в форме конуса (называемого тепловым). Внутри керамической части свечи закреплены центральный электрод и контактный стержень, между которыми может быть расположен резистор, подавляющий радиопомехи. Герметизация соединения этих деталей осуществляется токопроводящей стекломассой (стеклогерметиком). Боковой электрод ("массы") приварен к корпусу. Электроды изготавливают из жаростойкого металла или сплава. 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.
Материал электродов свечей зажигания
Основным элементами свечи зажигания, которые изнашиваются, являются электроды.
Центральный электрод
Срок службы зависит от применяемого материала, обычно в наше время для данного электрода применяют следующие материалы:
- медь с жаростойким никелевым покрытием;
- никелевый сплава;
- иридиевый сплава;
- с платиновое наплавление;
- серебряное покрытие;
- золотое покрытие;
- сплавы палладий-золото (применяются для гоночных болидов);
Электроды свечей зажигания должны соответствовать следующим требованиям:
Высокая коррозионная и эрозионная стойкость;
- жаростойкость;
- достаточная тепло проводимость;
- пластичность.
К тому же материал электродов свечей зажигания должен быть технологичным и недорогим, для возможности запуска данной конструкции в серийное производство. В следствии этого наиболее распространенными все же являются следующие материалы электродов свечей зажигания: железо-хром-титан, никель-хром-железо и никель-хром.
Теперь рассмотрим все плюсы и минусы применения того или иного материала для электродов свечей зажигания.
Медный электрод свечи зажигания улучшает отвод тепла, снижается налет свечи на холостых оборотах двигателя и тем самым продлевается срок эксплуатации свечи зажигания.
Платиновое покрытие электрода полностью аналогично медному, но более износостойко, что позволяет уменьшить диаметр центрального электрода с 2,5 мм (обычная свеча) до 1,1 мм. В связи с этим пучок проходящего через свечи зажигания разряда более собран (точечный) что улучшает холодный пуск двигателя, увеличивается срок службы свечи зажигания и в следствии лучшего поджога снижает токсичность отработанных газов, так как происходит более полное их сгорание.
Иридиевый электрод свечи зажигания имеет большую износостойкость, чем платиновое покрытие, что позволяет также уменьшить диаметр центрального электрода до 0,7 мм и даже до 0,4 мм. При этом электрическая проводимость у данного электрода очень высокая что позволяет поджигать смесь при низком бортовом напряжении (на 20% ниже чем нормальное), также позволяет зажигать обедненные топливно-воздушные смеси. Кроме того данные свечи зажигания обладают большим эксплуатационным ресурсом.
Боковой электрод свечи зажигания (электрод «масса»)
Кроме требований, которые выдвигаются к центральному электроду, данный электрод должен хорошо свариваться с корпусом свечи, который, как правило, изготовляется из обычной стали, да еще и должен быть пластичным, чтобы можно было регулировать зазор между электродами. Есть свечи у которых не только центральный электрод покрыт платиной, но и боковой. Это улучшает свойства сгорания и увеличивает срок службы. Есть свечи у которых центральный электрод почти полностью изготовлен из серебра (99,9%) и рассчитаны на срок службы 50 000 тысяч километров пробега. Количество боковых электродов со временем изменялось: один, два, три, четыре. Преимущество многоэлектродных свечей зажигания - больший ресурс.
В некоторых случаях используют свечи зажигания вообще без бокового электрода. В них роль бокового электрода играет все нижнее боковое ребро корпуса свечи. Преимущество – это больший ресурс свечи, высокая надежность искрообразования. Но для данных свечей требуется специализированная система зажигания. Так как увеличение площади влечет за собой и увеличение разрядного напряжения. Используются в спортивных гоночных болидах. Форма бокового электрода влияет на распространение фронта пламени.
Схемы развития фронта пламени для одноэлектродных (а) и многоэлектродных (б) свечей.
Во втором случае из-за «открытого» искрового зазора сгорание смеси начинается интенсивней, чем в первом - фронт пламени одноэлектродной свечи теряет время на выход из межэлектродного пространства.
Изолятор свечей зажигания
В первых свечах зажигания изолятором была обыкновенная глина. Однако после был использован специализированный фарфор обеспечивающий следующее:
Высокое удельное сопротивление при температурах близких к 800° С;
- высокую механическую прочность;
- большую теплопроводность и термостойкость;
- хорошую выдержку при больших перепадах температуры;
- химическую нейтральность к продуктам сгорания;
- небольшой температурный коэффициент линейного расширения.
Но фарфор не долго удерживал данную нишу, так как при 400° С у него терялись диэлектрические свойства. Фарфор заменило стекло, точнее слюда, но данный материал был нетехнологичен и дорог. Более ходовым материалом в 30-40 е годы прошлого века стал стеатит (материал на основе талька). На смену стеатиту пришла керамика на основе алюминия.
В тоже время на северном американском континенте изолятор делали из силлиманита, минерала, который добывали в США. Силлиманитовые изоляторы (85% силлиманита и 15% каолина) превосходили своими свойствами стеатитовые и лучше работали при резких перепадах температур. Монополизировала добычу фирма CHAMPION, которая удовлетворяла на то время 70% мировой потребности в свечах. То есть этот бренд с историей!
Некоторые другие фирмы производили цирконе-бериллиевые изоляторы (15% циркония, 35% бериллия и 50% пластических глин и каолина). Такие изоляторы имели лучшие электрические и термические свойства, чем силлиманитовые и стеатитовые, но были хрупкими и дорогими. О составе керамики в современных свечах зажигания сейчас принято умалчивать ссылаясь на технико-коммерческую тайну и секрет фирмы.
Форма изолятора за последние 100 лет практически не поменялась.
Свечи зажигания работают в довольно тяжелых условиях. Температура в камере сгорания, где они установлены, изменяется в рабочем режиме от 70 до 2500°С, давление газов достигает 50 - 60 бар, а напряжение на электродах составляет порядка 20 000 вольт.
Основные характеристики свечей зажигания
Для обеспечения всего спектра бензиновых двигателей свечами зажигания последние производят с различными параметрами, которые отражаются в условном обозначении свечи (приводятся ниже).
Габаритно-присоединительные размеры - это диаметр и шаг резьбы, длина резьбовой части и размер шестигранника "под ключ" (21 мм или 16 мм). Все они строго определенны для каждого двигателя, так как колодцы под свечи имеют ограниченный конструктивный диаметр.
Калильное число - является показателем тепловых свойств свечи (ее способности нагреваться при различных тепловых нагрузках двигателя). Оно пропорционально среднему давлению, при котором в процессе испытаний свечи на моторной тарировочной установке в ее цилиндре начинает появляться калильное зажигание (неуправляемый процесс воспламенения рабочей смеси от раскаленных элементов свечи). Свечи с небольшим калильным числом называют горячими. Их тепловой конус нагревается до температуры 900°С (температура начала калильного зажигания) при относительно небольшой тепловой нагрузке. Такие свечи применяются на малофорсированных двигателях с небольшими степенями сжатия. У холодных свечей калильное зажигание возникает при больших тепловых нагрузках, и они используются на высокофорсированных двигателях.
Пока тепловой конус не нагреется до 400°С, на нем образуется нагар, приводящий к утечкам тока и нарушению искрообразования. По достижении этой температуры он (нагар) начинает сгорать, происходит очищение свечи (самоочищение).
Чем длиннее тепловой конус, тем больше его площадь, поэтому он нагревается до температуры самоочищения при меньшей тепловой нагрузке. К тому же выступание этой части изолятора из корпуса усиливает ее обдув газами, что дополнительно ускоряет прогрев и улучшает очищение от нагара. 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).
Отечественная промышленность выпускает свечи зажигания с калильными числами 8, 11, 14, 17, 20, 23 и 26. За рубежом не существует единой шкалы калильных чисел.
Если поставить слишком «холодные» (с большим калильным числом) свечи, затрудняется процесс их самоочищения, и мотор будет работать с перебоями. При слишком «горячих» возможно так называемое калильное зажигание, по своим симптомам и разрушительным последствиям напоминающее самодетонацию дизельного двигателя.
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 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.
На свече зажигания российского производства должны быть указаны:
Дата изготовления (месяц или квартал и (или) две последние цифры года изготовления);
- товарный знаки (или) наименование предприятия-изготовителя;
- условное обозначение типа свечи (расшифровка приведена далее);
- надпись "Сделано в России" или RUS.
Кроме того нанесена непосредственно маркировка с основными характеристиками искровой свечи зажигания согласно рисунка В
Из-за отсутствия за рубежом единой системы маркировки определить соответствие све-чей зажигания различных производителей можно только при помощи каталогов или таблиц взаимозаменяемости (табл. 1). кроме того часто у каждого производителя есть своя система маркировки. Более подробно в разделе ниже "Производители свечей зажигания Denso (Денсо), Bosh (Бош), Champion (Чемпион), NGK (НЖК)"
Тенденции развития свечей зажигания
В настоящее время все больше свечей зажигания выпускается с биметаллическим электродом. Это позволяет, помимо улучшения термоэластичности, повысить их надежность и долговечность.
Растет объем производства свечей зажигания 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.
Растет производство свечей зажигания с использованием поверхностного разряда (в которых нет электрода "массы", а искра идет от центрального электрода к корпусу по поверхности изолятора).
Для снижение уровня помех радиоприему все больше свечей зажигания снабжаются встроенным помехо-подавительным резистором.
Таблица 1. Взаимозаменяемость свечей зажигания (прочерк - аналог отсутствует или нет информации)
| РОССИЯ | AUTOLITE | BERU | BOSCH | BRISK | CHAMPION | EYQUEM | MAGNETI MARELLI | NGK | NIPPON DENSO |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| А11,А11-1,А11-3 | 425 | 14-9A | W9A | N19 | L86 | 406 | FL4N | B4H | W14F |
| А11Р | 414 | 14R-9A | WR9A | NR19 | RL86 | - | FL4NR | BR4H | W14FR |
| А14В, А14В-2 | 275 | 14-8B | W8B | N17Y | L92Y | 550S | FL5NR | BP5H | W16FP |
| А14ВМ | 275 | 14-8BU | W8BC | N17YC | L92YC | C32S | F5NC | BP5HS | W16FP-U |
| А14ВР | - | 14R-7B | WR8B | NR17Y | - | - | FL5NPR | BPR5H | W14FPR |
| А14Д | 405 | 14-8C | W8C | L17 | N5 | - | FL5L | B5EB | W17E |
| А14ДВ | 55 | 14-8D | W8D | L17Y | N11Y | 600LS | FL5LP | BP5E | W16EX |
| А14ДВР | 4265 | 14R-8D | WR8D | LR17Y | NR11Y | - | FL5LPR | BPR5E | W16EXR |
| А14ДВРМ | 65 | 14R-8DU | WR8DC | LR17YC | RN11YC | RC52LS | F5LCR | BPR5ES | W16EXR-U |
| А17В | 273 | 14-7B | W7B | N15Y | L87Y | 600S | FL6NP | BP6H | W20FP |
| А17Д | 404 | 14-7C | W7C | L15 | N4 | - | FL6L | B6EM | W20EA |
| А17ДВ, А17ДВ-1, А17ДВ-10 | 64 | 14-7D | W7D | L15Y | N9Y | 707LS | FL7LP | BP6E | W20EP |
| А17ДВМ | 64 | 14-7DU | W7DC | L15YC | N9YC | C52LS | F7LC | BP6ES | W20EP-U |
| А17ДВР | 64 | 14R-7D | WR7D | LR15Y | RN9Y | - | FL7LPR | BPR6E | W20EXR |
| А17ДВРМ | 64 | 14R-7DU | WR7DC | LR15YC | RN9YC | RC52LS | F7LPR | BPR6ES | W20EPR-U |
| АУ17ДВРМ | 3924 | 14FR-7DU | FR7DCU | DR15YC | RC9YC | RFC52LS | 7LPR | BCPR6ES | Q20PR-U |
| А20Д, А20Д-1 | 4054 | 14-6C | W6C | L14 | N3 | - | FL7L | B7E | W22ES |
| А23-2 | 4092 | 14-5A | W5A | N12 | L82 | - | FL8N | B8H | W24FS |
| А23В | 273 | 14-5B | W5B | N12Y | L82Y | 755 | FL8NP | BP8H | W24FP |
| А23ДМ | 403 | 14-5CU | W5CC | L82C | N3C | 75LB | CW8L | B8ES | W24ES-U |
| А23ДВМ | 52 | 14-5DU | W5DC | L12YC | N6YC | C82LS | F8LC | BP8ES | W24EP-U |
Гарантийный срок эксплуатации свечей зажигания
По требованиям ОСТ 37.003.081 "Свечи зажигания искровые" изготовитель должен гарантировать бесперебойную работу свечей зажигания в течение 18 месяцев при условии, что пробег автомобиля с классической системой зажигания не превысил 30 тыс. км, а с электронной системой - 20 тыс. км. Это справедливо только при условии соответствия свечей зажигания модели двигателя и соблюдении правил эксплуатации автомобиля, их монтажа, транспортирования и хранения. По мнению специалистов на двигателях в хорошем техническом состоянии фактический срок службы свечей может быть больше в 2 раза.
УХОД ЗА СВЕЧАМИ ЗАЖИГАНИЯ В АВТОМОБИЛЕ. ПРОВЕРКА И ЗАМЕНА СВЕЧЕЙ ЗАЖИГАНИЯ
Каждые 10-15 тыс. км пробега автомобиля, следует проверять состояние свечей и при необходимости регулировать зазор между электродами.
Свечи зажигания для иномарок или ВАЗов
Хотелось бы покончить с вопросом о том, есть ли свечи зажигания специализированные для иномарок и для ВАзов. По факту так было есть и будет всегда, для автомобиля должны быть применены свечи зажигания рекомендованные производителем. Желание выбрать для Самары свечи которые удачно используются для иномарок и не соответствую эксплуатационным характеристикам и рекомендациям, ни приведут ни к чему хорошему. Производители сегодня пытаются охватить весь рынок, получить максимальную прибыль и популярность, будь то отечественные или иностранные. Поэтому сегодня можно подобрать на иномарки свечи отечественных производителей, а для ВАЗов свечи импортных или наоборот, все будет зависеть от ваших пристрастий. Самое главное, будь то иномарка или ВАЗ, устанавливать свечи с характеристиками рекомендованными производителем.
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 на резьбу или в 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.
Обычно двигатели оснащаются алюминиевыми головками цилиндров, так как алюминий сильнее расширяется при нагреве, чем свеча зажигания, свеча зажигания фактически может быть зажата в нитках резьбы. Поэтому выкручивание свечей зажигания следует выполнять только при полностью охлаждённом двигателе, то есть при тех же температурах при которых она была установлена. Кроме того перед тем, как установить новые свечи, необходимо нанести на резьбу свечи зажигания графитовую или медную смазку (Cupfer Paste), тонким слоем. Смазка предотвратит резьбу от окисления и даже при незначительном изменении формы ниток резьбы под действием высоких температур позволит в дальнейшем легко выкрутить отработавшие свой срок старые свечи зажигания.
Установка свечей зажигания производится в следующей последовательности
Новые свечи, покрытые консервационной смазкой, необходимо протереть и промыть в растворителе (бензине). Допустимо прокипятить свечи в воде и просушить, свечу необходимо очистить от каких либо загрязнений и внешних покрытий, возможно промыть щеткой в чистом бензине и продуть сжатым воздухом;
- внимательно осматривают свечу на наличие механических повреждений, уплотнительного кольца, контактной гайки, необходимо осмотреть и убедиться в отсутствии каких либо повреждений изолятора и корпуса (сколов, трещин, помятых ниток резьбы);
- проверяют и при необходимости регулируют искровой зазор (подгибая электрод "массы") до величины, указанной в инструкции по эксплуатации автомобиля. При регулировке зазора запрещается производить нажим на центральный электрод, так как это может привести к поломке носика изолятора.;
- свечу заворачивают рукой в свечное отверстие и затягивают специальным ключом с усилием 2 кг*м. (могут быть другие значения, это лишь самое ходовое)
Использовать свечу с другой длиной резьбы не рекомендуется, потому как нагар на неиспользуемых нитках затруднит выворачивание «длинной» свечи или заворачивание штатной после того, как стояла «короткая».
Повторимся про температуры двигателя при демонтаже и монтаже свечей зажигания. Двигатели оснащаются алюминиевыми головками цилиндров, так как алюминий сильнее расширяется при нагреве, чем свеча зажигания, то свеча зажигания фактически может не закрутится по ниткам резьбы головки. Поэтому установку свечей зажигания следует выполнять только при полностью охлаждённом двигателе.
Неисправности свечей зажигания
Важно суметь распознать неисправность в результате которой автомобиль работает не стабильно (плавающие холостые обороты, троит, не развивает должной мощности). Свечи зажигания не всегда являются причиной этих проблем. В зажигании топливной смеси в двигателе также участвует и другие элементы: система зажигания, распределитель подачи напряжения на свечи, высоковольтная катушка, различные датчики.
Искра должна зажигать в нужный момент. Идеальный момент наступает незадолго перед тем, как поршень достигнет своей высшей точки и сжатие будет максимальным. Слишком рано или поздно проскочившая искра нарушает эффективность работы двигателя, а также приводит к повышенному расходу топлива и увеличению выбросов.
Остается заметить что идеальная работа двигателя как для иномарок, так и для ВАЗов все же обеспечивается при условиях исправных свечей зажигания и самой системы зажигания.
Нормальный вид свечей зажигания
Внешний вид свечи зажигания (ее электродов) дает представление о режиме работы двигателя и свечи.
По внешнему виду электрода и конуса изолятора свечи можно судить о правильности смесеобразования или о проблемах в системе зажигания. Оценка внешнего вида свечи является существенной составной частью диагностики двигателя. При этом, следует выполнить некоторые действия перед тем, как проверять свечи. Продолжительный холостой ход, особенно при холодном запуске двигателя, может привести к тому, что на поверхности осядет сажа, и, таким образом будет скрыта реальная картина. Перед проверкой необходимо, чтобы автомобиль проехал примерно 10 километров. При этом двигатель должен работать с различными оборотами и при средних нагрузках. После остановки двигателя следует избегать продолжительного холостого хода. После демонтажа свечей зажигания можно сделать определенные выводы.
.
Цвет теплового конуса изолятора от серо-белого, серо-желтого до коричневого. Двигатель в норме. Калильное число подобрано правильно. Регулировка состава горючей смеси и установка зажигания правильны, перебои в зажигании отсутствуют, система запуска холодного двигателя работает. Осадок от примесей топлива и легирующих составных моторного масла отсутствуют. Термических нагрузок нет.
Неисправные свечи зажигания и причины неисправности
Наиболее вероятными причинами отказа свечей зажигания является загрязнение их продуктами неполного сгорания или увеличение искрового зазора из-за износа электродов. Причем решающее влияние на работоспособность свечей оказывает техническое состояние двигателя. Если свечи зажигания систематически покрываются нагаром, следует найти и устранить причину загрязнения. Фактически при данной неисправности так называемой проблеме «пробоя» свечей зажигания выходит из строя до 90% из всех свечей зажигания. На изоляторе при сгорании образуется токопроводящий слой, который практически не удаляется. Это приводит к нестабильности искры и пропускам воспламенения. Подобное явление особенно значимо для современных автомобилей выполняющих нормы ЕВРО по экологическим показателям и работающих на обедненных смесях (требующих для воспламенения мощной искры).Тоесть можно сделать вывод о том, что свечи зажигания выходят из строя по причине пробоя, так и не успевая износиться.
Очистить свечи зажигания можно с помощью растворителей и щетки (не металлической).
Далее приведены более частные случае неисправностей свечей зажигания.
Свеча зажигания излишне закопчена.
Тепловой конус изолятора, электроды и корпус свечи зажигания покрыты по всей площади интенсивно-черным нагаром.
Причина: неправильная регулировка состава топливно-воздушной смеси (карбюратор, система впрыска), избыточно богатая рабочая смесь, сильно засорен воздушный фильтр, автоматическая система запуска холодного двигателя не в порядке или «подсос» чрезмерно долго в вытянутом состоянии, езда преимущественно на короткие дистанции, калильное число свечи слишком мало («холодная» свеча).
Последствия: перебои в зажигании, плохое поведение холодного двигателя.
Способ устранения: отрегулировать рабочую смесь и устройство запуска двигателя, проверить воздушный фильтр.
Свеча зажигания излишне замаслена
.
Тепловой конус изолятора, электроды и корпус свечи зажигания покрыты сажей с масляным блеском или масляным нагаром.
Причина: избыток масла в камере сгорания, слишком высокий уровень масла, сильно изношены поршневые кольца, цилиндры, направляющие клапанов. Для 2-тактных бензиновых двигателей – избыток масла в топливе.
Последствия: перебои в зажигании, плохое поведение при запуске двигателя.
Способ устранения: капитальный ремонт двигателя, правильная смесь бензин-масло, установка новых свечей зажигания.
На свече зажигания образуются отложения
.
Причина: примеси свинца этилированного бензина или ферроцена (см раздел " "). Глазурь образуется при высоких нагрузках двигателя после длительного периода частичной нагрузки.
Способ устранения: установка новых свечей зажигания, очищать старые бесполезно.
На свечах зажигания образуются отложения свинца
.
Тепловой конус изолятора частично покрыт коричнево-желтой глазурью, цвет которой может иногда переходить в зеленоватый.
Причина: примеси свинца этилированного бензина или фероцена (см раздел "Октановое число бензина, методы повышения октанового числа. Особенности применения бензина с различными октановыми числами. ") . Глазурь образуется при высоких нагрузках двигателя после длительного периода частичной нагрузки.
Последствия: при больших нагрузках глазурь становится проводником электричества и способствует перебоям в зажигании.
Способ устранения: произвести замену на новые свечи зажигания, очищать старые бесполезно.
На свечах зажигания образуется зола
.
Сильные отложения золы из примесей масла и топлива на тепловом конусе изолятора, полости, доступной для рабочей смеси и на боковом электроде. От рыхлого до шлакового образования.
Причина: легирующие составные, особенно из моторного масла, могут оставлять эту золу в камере сгорания и на ввернутой поверхности свечи.
Последствия: может привести к самопроизвольному зажиганию от раскаленной золы, потере мощности и повреждению двигателя.
Способ устранения: привести в порядок двигатель. Произвести замену старых свечей зажигания на новые свечи и, возможно, использовать другое масло.
Расплавленный центральный электрод свечи зажигания
.
Центральный электрод наплавлен, блеклый размягченный носовой конус изолятора.
Калильное число свечи зажигания слишком низкое («горячая свеча»).
Последствия: перебои в зажигании, потеря мощности (повреждения двигателя).
Способ устранения: проверить двигатель, систему зажигания и качество рабочей смеси. Произвести замену старых свечей на новые свечи зажигания с правильно подобранным калильным числом.
Проплавленный центральный электрод и изолятор свечи зажигания
.
Центральный электрод проплавлен, одновременно боковой электрод сильно разрушен.
Причина: термическая перегрузка из-за калильного зажигания, например, по причине преждевременного зажигания, остатков продуктов сгорания в камере сгорания, прогоревших клапанов, распределителя зажигания и плохого качества топлива.
Последствия: перебои в зажигании, потеря мощности, возможны повреждения двигателя. Возможен раскол теплового конуса изолятора из-за перегрева центрального электрода.
Наплавленные оба электрода свечи зажигания
.
Электроды напоминают цветную капусту. Возможно отложение чужих для свечи материалов.
Причина: термическая перегрузка из-за калильного зажигания, например, по причине преждевременного зажигания, остатков продуктов сгорания в камере сгорания, прогоревших клапанов, распределителя зажигания и плохого качества топлива.
Последствия: перед полным разрушением двигателя наступает значительная потеря мощности.
Способ устранения: проверить двигатель, систему зажигания и качество рабочей смеси. Установить новые свечи зажигания.
Сильный износ центрального электрода свечи зажигания
.
Причина: не соблюдались указания по интервалу между заменами свечей зажигания.
Сильный износ бокового электрода свечи зажигания
.
Причина: агрессивные примеси топлива и масла. Неблагоприятные завихрения в камере сгорания, возможно из-за отложений, детонации в двигателе. Термическая перегрузка отсутствует.
Последствия: перебои в зажигании, особенно при ускорениях (напряжения недостаточно для увеличенного межэлектродного расстояния). Плохое поведение при запуске двигателя.
Способ устранения: произвести замену на новые свечи зажигания.
Разрушение теплового конуса изолятора свечи зажигания
.
Причина: механические повреждения из-за ударов, падения или давления на центральный электрод при неправильном обращении. В крайних случаях, по причине образования наслоений между изолятором и центральным электродом или через коррозию центрального электрода – особенно при сильно длительной эксплуатации – тепловой конус изолятора может треснуть.
Последствия: перебои в зажигании, искра попадает в места, куда проникновение свежей горючей смеси затруднено.
Способ устранения: произвести замену на новые свечи зажигания.
Измерение и регулировка зазора у свечей зажигания
В среднем износ свечи через 15000 км пробега даже на исправном двигателе составляет 0.1 мм. Данный износ влияет на искрообразование и соответственно на правильную работу свечей и двигателя. В следствии этого очень важно следить не только за внешним состоянием свечи зажигания, но и за базированием электродов и зазором между ними. Как правило зазор для каждого автомобиля и двигателя индивидуален, приводится в руководстве по эксплуатации на автомобиль. Зазор свечей зажигания легче всего выставлять применяя наборные щупы или шаблоны (показан на рисунке ниже) и приспособление для корректировки зазора и базирования электродов показанное на рисунке ниже.
Проверка свечей зажигания
После выставления зазора и очистки от налета свечи необходимо проверить на наличие формирования правильной искры. Искра на свечке должна соответствовать рисунку (см. выше), в случае отклонения от данной искры или ее отсутствия свеча зажигания не пригодна к дальнейшей эксплуатации. Проверить искру можно на двигателе либо воспользовавшись специальным несложным самодельным приспособлением - "Приспособление для быстрой проверки свечей зажигания "
Какие свечи зажигания надо устанавливать на лето и на зиму.
У некоторых может возникнуть такой вопрос, какие свечи зажигания надо ставить на зиму и на лето. Как не странно, но ответ на вопрос о сезонности устанавливаемых свечей зажигания очевиден. Свечи зажигания что на лето, что на зиму используются одни и те же, главный критерий это исправность. Часто бывает, что летом нам достаточно свечей зажиганий и в неудовлетворительном состоянии, так как средние температуры намного выше и все системы двигателя работают лучше, кроме того и условия для поджига топливной смеси при повышенных температурах тоже лучше. С приходом холодного сезона топливная смесь возгорается намного хуже, именно зимой намного важнее иметь те же самые, рекомендованные производителем, но исправные свечи зажигания, от которых будет зависеть уверенный запуск и работа двигателя автомобиля.
Производители свечей зажигания Denso (Денсо), Bosh (Бош), Champion (Чемпион), NGK (НЖК)
Свечи зажигания Denso (Денсо)
Свечи Денсо (Denso - выпускаются только с иридиевым покрытием) входят в стандартную комплектацию новых моделей автомобилей некоторых марок. В частности, Toyota многие годы сотрудничает именно с DENSO. В условиях жесткой эксплуатации, когда обычные свечи зажигания попросту «заливает» на оборотах, иридиевые свечи работают без сбоев. Сложный сплав иридия обеспечивает повышенную надежность свечи Денсо. Иридиевые свечи DENSO применяются даже для гоночных моторов, так как не только обеспечивают стабильную работу, но и позволяют улучшить характеристики разгона автомобиля на 0,3-0,5 секунды.
Предельный сервисный интервал замены свечи Денсо - сто тысяч километров, хотя нужно оговориться, что этот показатель напрямую зависит от стиля вождения, условий эксплуатации и самого автомобиля. Вопреки живущему заблуждению, иридиевые свечи зажигания, в частности свечи Денсо, подходят и для старых моделей автомобилей. Также свечи DENSO работают на любом бензине.
Свечи зажигания Bosh (Бош)
BOSCH также разрабатывает и поставляет свечи зажигания автопроизводителям прямо на конвейер. Основная линейка включает в себя свечи с наименованиями Super и Super Plus. Super - это в большинстве случаев медно-никелевые свечи с количеством боковых электродов от 1 до 4.
SuperPlus отличаются добавкой редкоземельного элемента иттрия. Иттрий формирует липкий слой окиси, он делает свечу необычайно устойчивой к износу и высоким температурам. Используя этот принцип, Бош создает свечи для различных моделей автомобилей, отличающиеся только межэлектродными зазорами. Еще один "плюс" свечи BOSCH Super Plus - точечный заземляющий электрод - новое конструкторское решение в большинстве вариантов свечей Super plus. В результате эта свеча дает значительное увеличение надежности впрыска, а, следовательно оптимальное сжигание топливной смеси с помощью каталитического дожигателя выхлопных газов. К продукции премиум-класса относят свечи Super4, Platinum. Super 4 работает по новейшему принципу скользящей по воздуху искры и впервые оснащена 4 тонкими электродами в сочетании с заостренным посеребренным центральным электродом. Эта комбинация уникальна в своем роде и имеет важные преимущества - в зависимости от нагрузки двигателя и степени износа, искра сама находит наилучший путь для надежной работы. В отличие от других свечей зажигания, которые применяются на более старых автомобилях, BOSCH-Super 4 имеет восемь различных путей для искры. Другое важное преимущество свечи заключается в возможности её самоочистки. Свечи Platinum обладают "чистым" платиновый центральным электродом, который плавно переходит в керамический изолятор. Оригинальная конструкция позволяет быстрее достичь температуры самоочистки свечи. Используя меньшее напряжение при зажигании, свечи BOSCH Platinum обеспечивают надежный пуск двигателя в жару и холод, обеспечивает более надежную искру при высоких оборотах. Все свечи BOSCH поставляются в упаковках по 10 штук и 4 штуки. Каждая свеча, в свою очередь имеет собственную упаковку. Десятизначные номера BOSCH на свечи имеют два диапазона - 0 241 XXX XXX (свечи без резистора помехоподавления) и 0 242 XXX XXX (с резистором помехоподавления). Тенденцией является уменьшение количества свечей без резистора помехоподавления, и замена их на аналоги с резистором. Свечи выпускаемые концерном BOSCH подходят на широчайший спектр легковых автомобилей всего мира – от российского автопрома (специально для российских авто BOSCH выпускает серию свечей «Yttrium»), до спортивных Porsche.
Свечи зажигания Champion (Чемпион)
Champion является лидером в области технологий производства свечей зажигания с 1908 г. и не только как производитель свечей, которые выбрали серию OE предусмотренную для наибольшего количества модификаций двигателей.
Серия Сhampion
OE
- эквивалентные оригинальным свечи зажигания для любого автомобиля
Технологии Медный Сердечник, Двойной Медный Сердечник, Многоэлектродные и Платиновые
Полный ассортимент автомобильных, индустриальных, судовых, для двигателей малой механизации, мотоциклетных и гоночных свечей зажигания. Свечи Champion c медным сердечником в центральном электроде (Copper Core OE) - отраслевой стандарт эффективности на сегодняшний день и наиболее продаваемый тип свечей во всем мире. Поставляется на конвейерную комплектацию OE для Nissan, Daewoo, Hyundai, Mazda и Subaru. Свечи Champion c медными сердечниками в центральном и боковом электродах (Double Copper OE) - уникальная технология разработанная Champion для производства одного из самых совершенных типов свечей за всю историю. Их выбрали для установке на конвейере OE -Chrysler, Renault, Citroen, Fiat, Peugeot и Jeep. Многоэлектродные свечи Champion OE - двух и трех электродные конструкции свечей зажигания обеспечивают наилучший выбор там, где производители требуют применения именно этой технологии. Champion поставляет многоэлектродные свечи таким производителям как Fiat, Lancia и Volvo. Свечи зажигания Champion Platinum OE - вершина в технологиях производства свечей зажигания для наиболее совершенных автомобилей на которые производители устанавливают такие свечи уже на конвейере. Свечами зажигания Champion Platinum комплектуются автомобили, выпускаемые фирмами Land-Rover, Renault, Rover, Skoda и Lotus.
Серия Сhampion EON - первыми, разработанными специально, чтобы достичь максимальной эффективности зажигания при увеличенном сроке службы для высоко компрессионных двигателей. Свечи EON объединяют в себе лучшее из оригинальных конструкций OE вместе с решениями применяемым на вершине гоночных технологий для современных высокоэффективных многоклапанных двигателей. Champion является ведущим производителем индустриальных свечей зажигания для стационарных двигателей, предлагая увеличенный срок службы, что является важным фактором для многих промышленных установок, призванных работать многие тысячи часов в экстремальных условиях. Будучи лидером в области технологий свечей для двигателей средств малой механизации, Champion предлагает эти компоненты для всевозможных двигателей, в том числе используемых на газонокосилках, триммерах, снегоочистителях, бензопилах, снегоходах, небольших генераторах и проч. Независимо от типа аппарата – от надувной лодки до мощного катера, бортового или навесного моторов, а также для водометных скутеров- свечи Champion для лодочных моторов спроектированы для легкого пуска, максимального срока службы и полной надежности. Сhampion давно известен как поставщик свечей зажигания на конвейеры некоторых наиболее известных производителей мотоциклов. Участие Champion в моторном спорте всегда способствовало совершенствованию продукции предназначенной для дорог общего пользования и давало дополнительные преимущества обычным пользователям мотоциклов. Champion предлагает наиболее совершенные в мире технологии свечей зажигания для моторного спорта и таким образом опосредствованно участвует во всех гоночных дисциплинах от Формулы 1 до серии Супербайк, в ралли и гонках катеров.
Свечи зажигания NGK (НЖК)
Компания NGK зарегистрирована в Японии. 11 ноября 1936 года компания NGK Spark Plug Co., Ltd. была основана со стартовым капиталом 1 миллион йен. Уже через год молодое предприятие поставляло свои первые свечи зажигания. На настоящий момент компания NGK является одним из лидеров успешно конкурирующий с производителями свечей зажигания описанных выше.
Основные серии свечей зажигания компании NGK это:
V-Line и LPG LaserLine
- Отличная экипировка для ремонтного сервиса
Чтобы сделать работу торговли и мастерской наиболее эффективной, компания NGK разработала для автосервиса сортименты V-Line и LPG LaserLine.
Iridium IX
- альтернатива для повышенной мощности
Эти свечи зажигания со средним электродом из благородного металла иридий, применяются многими изготовителями для заводской комплектации. Они были разработаны специально для новейших двигательных технологий, но и для старых моделей они представляют альтернативу стандартным типам, чтобы полностью использовать резервы мощности. Материал электрода иридий почти нечувствителен к электроискровой эрозии. Иридий позволяет изготавливать особо тонкие средние электроды диаметром всего 0,6 мм. При тонких средних электродах поступает больше воспламеняемой смеси для искры зажигания. Это даёт надёжное
Типовое обозначение свечей зажигания NGK состоит:
Комбинация букв (1-4) перед калильным числом обозначает диаметр резьбы, раствор шестигранного ключа, а также конструкцию.
5-я позиция (цифра) обозначает калильное число.
6-я буква обозначает длину резьбы.
7-я буква содержит информацию о специальной особенности конструкции свечи зажигания.
8-я позиция в виде цифры обозначает специальный межэлектродный зазор.
Ну и в завершении статьи хотелось также сказать о возможных подделках свечей зажигания.
