Чтобы топливо (топливовоздушная смесь) сгорало полностью, необходимо его правильное воспламенение в рабочей камере двигателя внутреннего сгорания (ДВС). А для этого необходим специальный элемент (коим и является свеча зажигания), который актуален преимущественно для бензиновых силовых агрегатов. В дизельных моторах тоже есть свои устройства, но сделаны они немного иначе, поэтому в рамках данной статьи рассматриваться не будут. А начинать разбор мы будем с того, какие виды свечей зажигания может предложить нам современный автомобильный рынок. Также коснемся различий между ними и попутно ознакомимся с особенностями выбора.
Общие сведения
Свечи зажигания являются неотъемлемой частью любого ДВС. Их главная роль заключается в воспламенении топлива в камере сгорания при помощи искры, создаваемой электрическим разрядом. А стоит заметить, его мощность не такая уж и меленькая - порядка нескольких десятков тысяч вольт. К тому же работа двигателя, как, впрочем, и его жизненный ресурс, зависит от производительности этого элемента.
Если по сути, то автомобильная свеча представляет собой К сожалению, далеко не все водители по достоинству ценят такие важные детали. А ведь их состояние во многом сказывается на изменениях в работе силового агрегата. И ко всему прочему, какой бы ни был внешний вид свечей зажигания, они имеют непосредственное отношение к изменению расхода топлива.
Нагрузки на автомобильные свечи
В ходе работы ДВС свечи зажигания подвергаются самым разным нагрузкам:
- тепловым;
- механическим;
- химическим;
- электрическим.
В отношении тепловой нагрузки можно сказать следующее. Свеча зажигания установлена таким образом, что ее рабочая часть находится непосредственно в камере сгорания, тогда как контактная - в подкапотном пространстве. Температура здесь варьируется от нескольких десятков градусов на впуске до 3000 °C в ходе процесса сгорания. Под капотом этот показатель доходит до 150 °С.
В результате из-за такого неравномерного нагрева в отношении всей длины детали (разница может доходить до нескольких сотен градусов) происходят тепловые напряжения и деформации. К тому же, вне зависимости от видов автомобильных свечей зажигания, у изолятора и металлических деталей разный коэффициент термического расширения, что только усугубляет положение.
Что касается нагрузки механического характера, то стоит учитывать и разность давления. На впуске оно ниже атмосферного на 50 кгс/см 2 , а при сгорании топлива существенно выше. Помимо этого, во время работы двигателя на свечи воздействуют вибрации.
Химические нагрузки обусловлены разнообразием веществ, выделяемых при сгорании топлива. Причем некоторые из них могут вызвать окислительные реакции у самых стойких материалов. И это при том, что рабочая температура электродов и изолятора составляет около 900 градусов.
Не обходится и без воздействия электрической нагрузки. В ходе образования искры, на что уходит примерно 3 мс, на изолятор в это время действует импульс высокого напряжения. Иногда оно может доходить до 20-25 кВ, но некоторые системы способны выдать гораздо большее напряжение.
Виды свечей зажигания и их характеристика
После ознакомления с нагрузками, стоит перейти к обсуждению технических характеристик свечей зажигания. При необходимости знание этого поможет сделать правильный выбор. Собственно, сами параметры:
- Калильное число.
- Количество электродов.
- Искровой промежуток.
- Температурный диапазон.
- Срок службы.
- Тепловые характеристики.
Рассмотрим каждый из этих важных параметров более подробно.
Кое-что о калильном числе
При выборе свечей зажигания это самое первое, на что обращают внимание опытные автолюбители. Данный параметр указывает на то, при каком давлении возникнет калильное зажигание. Под этим понимается такое воспламенение топливовоздушной смеси, которое происходит не посредством получаемой искры, а от контакта с нагретым электродом.
Касательно любого вида свечей зажигания в автомобиле, данная характеристика очень важна, и она в обязательном порядке должна соответствовать требованиям ДВС. Иногда можно кратковременно использовать свечи с завышенным калильным числом. В то же время изделия, у которых оно ниже требований, запрещены к эксплуатации. В противном случае это приводит к нежелательным последствиям. Это прогорание поршней и клапанов, пробой прокладки ГБЦ.
Численность электродов
С момента изобретения первой свечи зажигания прошло уже чуть больше века. И первые изделия имели лишь один электрод. Но прогресс не стоит на месте, и такая необходимая автомобильная атрибутика все время совершенствовалась. Благодаря стараниям некоторых производителей, на мировой автомобильный рынок стали поступать изделия с двумя, тремя и даже четырьмя электродами, в зависимости от вида свечей зажигания.
Многие владельцы транспортных средств ошибочно полагают, что чем их больше, тем выше производительность двигателя. В действительности цель такого шага немного иная - обеспечить качество и стабильность искрообразования. Иными словами, при несрабатывании одного работа будет продолжена посредством другого. В этом случае перебои не возникают. Эту стабильность в работе двигателя хорошо можно заметить на малых оборотах. К тому же использование нескольких электродов заметно повышает срок эксплуатации свечей зажигания.
Однако это далеко не единственный выход. В продаже есть изделия, у которых боковые электроды и вовсе отсутствуют. В этом случае в дело вступают вспомогательные элементы, размещенные на изоляторе. Такой вид свечей зажигания (фото можно найти ниже по тексту) отличается хорошей перспективностью. В ходе работы свечи поочередно образуются несколько электрических разрядов, а искра словно пускается в пляс. Только у такого ноу-хау высокая стоимость, исходя из этого не каждый автолюбитель может себе позволить подобную роскошь.
Период использования
Если двигатель находится в исправном состоянии, то, как правило, срок эксплуатации свечей составляет 30 тыс. км пробега в отношении классической системы зажигания и 20 тыс. км - для электронной. В то же время, как отмечают многие эксперты, фактическое значение раза в два выше. Только достичь этого удается лишь в лабораторных условиях. Только здесь можно создать идеальные условия, чего нельзя сделать в ходе эксплуатации транспортного средства в привычном режиме. И зачастую вид свечей зажигания после работы оставляет желать лучшего.
Важность искрового промежутка
Искровой промежуток свечи зажигания - это расстояние от центрального электрода до боковых элементов. Каждый производитель устанавливает свое значение, поэтому необдуманная их регулировка грозит серьезными перебоями на фоне снижения производительности.
Если электрод был случайно отогнут, стоит попробовать вернуть ему первоначальное положение. Для этого можно ориентироваться по другому изделию. В крайнем случае можно купить новую свечу.
Температурный диапазон свечей
Температурный режим свечей зажигания тоже очень важен. Он обозначает нагрев рабочей их части. В идеале такой диапазон должен находиться в пределах 500-900 °C, исходя из режима работы силового агрегата. Причем вне зависимости от условий камеры сгорания. Будь это холостые обороты ДВС либо максимальные, температурный режим свечи должен все время находиться в пределах установленной нормы. И это также касается любых видов свечей зажигания.
Такое положение дел обусловлено тем, что из-за пониженной температуры на изоляторе образуется нагар. Это в свою очередь вызывает перебои в работе автомобильных свечей. Помимо этого, повышение или понижение температуры отрицательно сказывается на их сроке службы.
Тепловой параметр
Данная характеристика указывает на взаимосвязь рабочей температуры свечи зажигания и режимов работы ДВС. В целях повышения данного параметра увеличивается длина теплового конуса, но при этом возникает необходимость придерживаться установленных границ - 900 °C. В противном случае наблюдается калильное зажигание.
Исходя из этой характеристики, свечи разделяют на два типа (в скобках указано калильное число):
- Горячие (11-14).
- Холодные (двадцать и более).
- Средние (17-19).
- Унифицированные (11-20).
Стоит заметить, что все виды свечей зажигания в летнее и зимнее время работают по-разному. В связи с этим рациональнее будет держать под рукой два набора: летом использовать холодные свечи, а зимой, наоборот, горячие. Однако тут еще стоит учитывать особенность вождения. Если при езде зимой приходится довольно часто проводить время в пробках, то лучший вариант - свечи погорячее. В то же время, какой русский не любит быстрой езды, в особенности летом и за городом? Тогда следует использовать более холодные изделия.
Обзор видов свечей зажигания
Автомобильные свечи зажигания могут разделяться на разные виды не только в зависимости от технических характеристик. Следует учитывать и их материал изготовления. Согласно этому они могут быть:
- никелевыми;
- платиновыми.
- иридиевыми.
Никелевые свечи представляют собой самую простую конструкцию. Центральный и боковые электроды изготовлены из никеля, поэтому обладают низкой стоимостью, в связи с чем менять их следует довольно часто. Как заверяет производители, их ресурс составляет 15-50 тысяч километров пробега. Однако наши современные реалии таковы, что можно смело делить это значение пополам, и выходит, что периодичность замены составляет один раз за год эксплуатации.
Отличаются наличием напайки из того же металла на обоих электродах (центральном и боковом). Это существенно повышает срок службы до 50-60 тыс. км пробега. Этот материал стойкий к возникновению коррозии и прекрасно держится в условиях высокой температуры.
У иридиевых свечей зажигания используется смесь двух металлов: иридиевая напайка нанесена на центральный электрод, а на боковые элементы - платиновая. В результате такого тандема срок эксплуатации свечей зажигания еще более увеличен. Как отмечают производители, он может составить до 60-100 тысяч километров пробега.
Поговорим о неприятностях
В течение всего срока эксплуатации свечей зажигания на них со временем под воздействием ряда факторов образуется нагар. При этом он может быт разного вида, что своего рода выступает в качестве хорошего средства диагностики двигателя.
Чем отличаются виды нагара на свечах зажигания друг от друга? Каждая поломка характеризуется своим оттенком:
- Маслянистый - указывает на износ маслосъемных колпачков и колец поршня, направляющих втулок клапанов.
- Черный (сухой) - свидетельствует о неправильной работе свечи. Возможно, по причине нехватки энергии для получения искры нужной мощности. Также это признак низкой компрессии цилиндров, плохой работы карбюратора, в отношении инжекторных двигателей это повод проверить регулятор давления топлива. Не исключено засорение воздушного фильтра.
- Красный - это уж точно не вид рабочей свечи зажигания. Обычно так бывает при использовании разных присадок к маслу или топливу. Если возникает необходимость в частом их применении, стоит понизить концентрацию, иначе нагар постепенно станет увеличиваться. А это грозит нестабильной работой двигателя, так как проходимость искры будет заметно ухудшена. Поэтому при первом его появлении от него необходимо сразу избавляться.
- Белый - свидетельствует об отсутствии охлаждения свечей, поршни при этом сильно нагреваются. По большему счету это признак перегрева двигателя.
- Если же нагар имеет белый оттенок слабовыраженного характера и оседает равномерно, стоит сменить топливо.
Особенности выбора свечей зажигания
Чтобы сделать правильный выбор свечей зажигания, необходимо в точности следовать рекомендациям, которые изложены в инструкции по эксплуатации транспортного средства или в его паспорте. В первую очередь при этом стоит обращать внимание на калильное число, зазор между электродами и тепловой параметр. Это позволит как можно реже любоваться видом неисправных свечей зажигания.
Отдавать предпочтение стоит проверенным производителям, в числе которых:
- Denso.
- Bosh.
- Brisk.
Эти компании уже прошли проверку временем, причем уже давно. Многие водители уже успели убедиться в профессионализме этих специалистов, что отражено в виде высокого качества их продукции.
Стоит также помнить о подделках, которыми наводнен любой рынок, включая и автомобильный. Так, у оригинальных свечей фирмы NGK центральный электрод располагается перпендикулярно к контакту и абсолютно ровный.
У изделий BOSCH чуть выше резьбы (поясок) расположено фирменное клеймо. Также отсутствует маркировка W8 АТС, которая обычно ставится на подделки.
Контактный вывод оригинальных свечей DENSO не блестит, что зачастую встречается среди поддельной продукции. Сама маркировка четкая, поверхность оправы идеальная, сами электроды отцентрированы.
В заключение
Тему видов нагара на свечах зажигания мы затронули, напоследок попробуем разобрать такой важный вопрос: какие свечи зажигания самые лучшие? Однозначно ответить на него очень сложно, поскольку тут необходимо руководствоваться не только приобретенными знаниями, но и здравой логикой. Владельцам автомобилей ВАЗ покупка свечей по двадцать или тридцать долларов за штуку была бы опрометчивым, глупым и бессмысленным решением. По такой же логической схеме вряд ли какой-нибудь владелец дорогой роскоши в лице Mercedes станет покупать дешевые изделия, у которых сниженный ресурс и плохие характеристики.
Свечи зажигания (СЗ) предназначены для передачи искры, которая воспламеняет горючую смесь, необходимую для запуска мотора и начала движения авто. Отечественный рынок сегодня предлагает потребителям огромное разнообразие различных СЗ, отличающихся между собой по определенным параметрам. О видах свечей с фото и видео мы поговорим в сегодняшней статье.
[ Скрыть ]
Разновидности СЗ
Какие бывают свечи зажигания и чем они отличаются между собой? Различные виды свечей зажигания, как видно по фото, могут использоваться в разных двигателях — дизельных, бензиновых, для ГБО.
По количеству электродов
Начнем с электродов. По их количеству СЗ делятся между собой на двух- и многоэлектродные. СЗ, в которой два электрода, считается классической — ее конструкция оснащена одним центральным и одним боковым контактом. Что касается многоэлектродных СЗ, то в такой конструкции может быть три и более контактов. Соответственно, в четырех-электродных и более контактных устройствах надежность будет гораздо выше, а это, в свою очередь, способствует более высокому ресурсу использования СЗ.
По материалу
Кроме количества электродов, типы свечей зажигания могут быть разделены между собой по материалу, из которого эти электроды производятся. Обычно для изготовления устройств применяются легированная никелем либо марганцем сталь. Чтобы увеличить срок эксплуатации детали, электроды могут быть оснащены напайкой из иридия либо платины (автор видео — Vladimir Ross).
Следует отметить, что в платиновых и иридиевых устройствах для двухконтактных двигателей или других моторов на среднем электроде, как видно по фото, монтируется иридиевая либо платиновая пластика. Эта пластинка позволяет обеспечить наиболее мощную искру в момент запуска двигателя. Чем такие устройства могут отличаться от других, так это тем, что они могут использоваться в более жестких условиях эксплуатации силового агрегата. Благодаря этому трехэлектродные свечи или любые другие оснащаются более тонким электродом.
Кроме того, платиновые модели требуют значительно меньше напряжения для передачи искры, соответственно, нагрузка на катушка будет меньшей. А это, в свою очередь, позволяет оптимизировать сгорание горючей смеси.
Любые много- или двухконтактные свечи, выполненные из платины или иридия, имеют более высокий ресурс эксплуатации, составляющий более 60 тысяч километров пробега. Это основное достоинство, отличающие такие СЗ от классических, однако стоимость последних будет значительно ниже, в отличие от платиновых. Следует отметить, что классические модели при необходимости можно очистить практически любым способом, о чем подробно с фото и видео сказано здесь. Что касается платиновых СЗ, то их очистка не допускается. Стоимость таких деталей подразумевает бережное отношение и соблюдение всех нюансов эксплуатации.
Изделия нового поколения — плазменно-форкамерные СЗ
Автомобильные свечи зажигания — это детали, вопрос выбора которых всегда будет актуальным для автовладельца. Особенно, если на машине установлено газобаллонное оборудование ГБО 4 поколения. Не так давно в продаже на отечественном рынке появились новые устройства — плазменные форкамерные свечи зажигания. Форкамерные трехконтактные свечи имеют определенные отличия в конструкции, в частности, в данном случае в качестве бокового электрода выступает сам корпус.
Благодаря такой конструкции искровой зазор оснащен формой кольца, то есть во время работы СЗ искра на ней передвигается по кругу. Чем еще отличаются форкамерные многоэлектродные свечи зажигания от классических, так это тем, что их ресурс эксплуатации по сравнению с последними более, чем в два раза. Разумеется, здесь многое зависит от производителя и условий эксплуатации. Однако в чем можно быть точно уверенным, так это в том, что в период зимних холодов плазменные устройства показывают более лучшие результаты работы при запуске силового агрегата. А в целом работа последнего при эксплуатации форкамерных устройств будет более стабильной (автор видеообзора форкамерных СЗ для газобаллонного оборудования — канал Ежик и Белка).
По калильному числу
Холодные и горячие свечи зажигания для двухконтактных и других двигателей могут отличаться между собой и по калильному числу. Калильное число представляет собой параметр, демонстрирующий время, по прохождению которого устройство сможет достигнуть необходимого для нормальной работы состояния. Безрезисторные свечи или факельные свечи зажигания могут иметь совершенно разные параметры. Чем выше будет калильное число, тем меньше времени нужно будет для нагрева устройства, чтобы оно смогло нормально передавать искру. То есть, если калильное число у СЗ будет низким, то деталь будет горячей, а если слишком высоким то, соответственно, холодной.
Если нагрузки в системе небольшие, то с задачей запуска силового агрегата хорошо справится и горячая СЗ. Однако, если мотор функционирует достаточно долго, при этом условия его эксплуатации интенсивные, то рабочая температура детали может увеличиться. Соответственно, это приведет к «калильному» зажиганию. В конечном итоге силовой агрегат транспортного средства может перегреться, что ничего хорошего не сулит для автовладельца. Если мотор перегревается вследствие неработоспособности СЗ, то устройство необходимо как можно быстрее поменять, предварительно уточнив тепловой параметр и избавившись от всех неисправностей.
Следует также отметить, что в зависимости от конструкции транспортного средства, температура в камере сгорания может повышаться разными способами. Поэтому СЗ могут иметь разный тепловой эквивалент. Данный параметр выражается именно в виде калильного числа. Тепловые эквиваленты СЗ, выражаемые при помощи калильного параметра — это, по сути, средние температурные режимы, которые соответствуют нагрузке на силовой агрегат. Как известно, на юбке изолятора температура в нормальном режиме работы двигателя может составлять от 400 до 850 градусов Цельсия.
Необходимо учитывать, что слишком высокие температуры, в частности, более 400 градусов, просто необходимы. Все потому, что при таких высоких температурах осуществляется самостоятельная очистка СЗ, что способствует предотвращению возникновения нагара и налета на них.
Разумеется, при нормальной работе мотора температура не должна быть выше 850 градусов на изоляторе, поскольку это может привести к нежелательным последствиям. В частности, если изолятор будет перегрет до 900 градусов, это приведет к появлению калильного зажигания. Помимо этого, при слишком высоких критических температурах на электроды начинают воздействовать агрессивные с химической точки зрения вещества. В свою очередь, со временем это приведет к ускоренному разрушению элементов, что чревато поломкой устройства в целом.
Поэтому важно не допустить такого развития событий.
Если используются лазерные свечи зажигания или любые другие, то избежать этого вполне возможно, для этого важно:
- Не допускать слишком ранней настройки зажигания. Для этого автовладельцу необходимо знать, как осуществляется его регулировка. Вы сможете найти соответствующие материалы на нашем сайте касательно этого процесса. К примеру, на классических моделях автомобилей ВАЗ инструкция по регулировке зажигания приведена .
- Использовать только качественное топливо, соответствующее спецификациями вашего автомобиля.
- Всегда проводить визуальную диагностику состояния СЗ.
По типу и длине резьбы, размеру головки под ключ
Как видно по фото, помимо количества электродов и прочих параметров, СЗ имеют разные размеры, в частности длину. Кроме того, СЗ для разных типов двигателей могут иметь и разный тип резьбы и, соответственно, размер головки под свечной ключ. Соответственно, думать, что свеча — это универсальный продукт, который можно снять с одного двигателя и поставить на другой — как минимум неверно. Размер СЗ, и тип резьбы подбирается в соответствии со спецификацией мотора. Все эти нюансы следует учитывать при покупке товара.
Видео «Как определить состояние двигателя по свече»
О том, что может сказать СЗ о состоянии силового агрегата, узнайте из видео ниже (автор ролика — CARVIZOR).
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 зажиганияБазовая 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 ), 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.
Устройство свечи зажигания
Задачей свечи зажигания в бензиновом двигателе автомобиля является воспламенение топливно-воздушной смеси в камере сгорания. Детали свечи, находящиеся в камере сгорания, подвергаются высоким термическим, механическим, электрическим нагрузкам, а также химическому воздействию продуктов неполного сгорания топлива. Температура в ней изменяется от 70 до 2500°С, давление газов достигает 50-60 бар, а напряжение на электродах доходит до 20 кВ и выше. Такие жесткие условия работы определяют особенности конструкции свечей и применяемых материалов, так как от бесперебойности искрообразования зависят мощность, топливная экономичность, пусковые свойства двигателей, а также токсичность отработавших газов.
Основными элементами любой свечи зажигания являются металлический корпус, керамический изолятор, электроды и контактный стержень. Корпус имеет резьбу, которая ввинчивается в головку блока цилиндров, шестигранник “под ключ” и специальное покрытие для защиты от коррозии. Опорная поверхность может быть плоской или конической. В первом случае для надежной герметизации свечного отверстия используется уплотнительное кольцо. Материалом изолятора служит высокопрочная 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 может изготавливаться из двух металлов (биметаллический электрод) – центральную часть из меди заключают в жаростойкую оболочку. Биметаллический электрод обладает повышенным ресурсом благодаря тому, что хорошая теплопроводность меди препятствует чрезмерному его нагреву. Это позволяет, помимо улучшения термоэластичности, повысить надежность и долговечность свечи. С целью увеличения срока эксплуатации выпускаются свечи зажигания с несколькими боковыми электродами и тонкоэлектродные с центральным электродом, покрытым слоем платины или иридия. Срок службы свечей зажигания (в зависимости от конструкции) составляет от 30 до 100 тыс. км.
В маркировке свечи зажигания указываются ее геометрические и посадочные размеры, особенности конструкции и калильное число. Разные производители имеют свою систему обозначений. Ниже приведены маркировки, применямые российскими и ведущими зарубежными изготовителями, а также таблица взаимозаменяемости свечей разных марок (для просмотра нажмите на нужную картинку – файл откроется в новом окне).
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”).
Диагностика работы двигателя по состоянию свечей зажигания
Свеча зажигания может обеспечить бесперебойную работу только при соблюдении нижеперечисленных условий:
- используются свечи, рекомендованные изготовителем двигателя;
- используется марка бензина, указанная в руководстве по эксплуатации автомобиля;
- исправны системы зажигания и питания;
- не превышено усилие при вворачивании свечи в головку блока двигателя.
Наиболее вероятной причиной преждевременного отказа свечей является загрязнение их продуктами неполного сгорания или увеличение искрового зазора из-за износа электродов. При этом решающее влияние на работоспособность свечей оказывает техническое состояние двигателя. Даже по внешнему виду свечи можно многое сказать как о работе двигателя в целом, так и об отдельных его узлах. Осмотр свечи нужно проводить после продолжительной работы двигателя, идеальным вариантом будет осмотр свечи после длительной поездки по загородному шоссе. Ошибкой некоторых автолюбителей, например является то, что после холодного старта двигателя при минусовой температуре и неустойчивой его работе первым делом выкручивают свечи и увидев черный нагар, делают поспешные выводы. А ведь этот нагар мог образоваться во время работы двигателя в режиме холодного старта, когда смесь принудительно обогащается, а неустойчивая работа могла быть следствием скажем плохого состояния высоковольтных проводов. Поэтому если вас что-то не устраивает в работе двигателя, и вы решили сделать диагностику его работы с помощью свечей, нужно проехать на изначально чистых свечах минимум километров 250-300, и только после этого делать какие-то выводы.
На фото №1 изображена свеча, вывернутая из двигателя, работу которого можно считать отличной. Юбка центрального электрода имеет светло-коричневый цвет, нагар и отложения минимальны. Полное отсутствие следов масла. Владельцу данного мотора можно только позавидовать, и есть чему: это экономичный расход топлива и отсутствие необходимости доливать масло от замены до замены.
Фото №2 – типичный пример свечи от двигателя с повышенным расходом топлива. Центральный электрод покрыт бархатисто-черным нагаром. Причин тому несколько: богатая воздушно-топливная смесь (неправильная регулировка карбюратора, угла опережения зажигания или неисправностьсистемы впрыска), засорение воздушного фильтра.
Фото №3 – наоборот, пример чрезмерно бедной воздушно-топливной смеси. Цвет электрода от светло-серого до белого. Здесь есть повод для беспокойства. Езда на слишком обедненной смеси и при повышенных нагрузках может стать причиной значительного перегрева, как самой свечи, так и камеры сгорания, а перегрев камеры сгорания прямой путь к прогару выпускных клапанов.
На фото №4 юбка центрального электрода свечи имеет характерный красноватый оттенок. Этот цвет можно сравнить с цветом красного кирпича. Покраснение вызвано работой двигателя на низкокачественном топливе, содержащем избыточное количество присадок, которые имеют в своем составе металл. Длительное использование такого топлива приведет к тому, что отложения металла образуют на поверхности изоляции токопроводящий налет, через который току будет легче пройти, чем между электродами свечи, и свеча перестанет работать.
На фото № 5 свеча имеет ярко выраженные следы масла, особенно в резьбовой части. Двигатель с такими свечами после длительной стоянки имеет обыкновение после запуска “троить” некоторое время, а по мере прогрева работа стабилизируется. Причина этого – неудовлетворительное состояние маслоотражательных колпачков. Налицо повышенный расход масла. В первые минуты работы двигателя, в момент прогрева, характерный бело-синий выхлоп.
Фото № 6 – свеча вывернута из неработающего цилиндра. Центральный электрод, его юбка покрыты плотным слоем масла, смешанного с каплями несгоревшего топлива и мелкими частицами от разрушений, произошедшими в этом цилиндре. Причина этого – разрушение одного из клапанов или поломка перегородок между поршневыми кольцами с попаданием металлических частиц между клапаном и его седлом. В данном случае двигатель “троит” уже не переставая, заметна значительная потеря мощности, расход топлива возрастает в полтора, два раза. Выход один – ремонт.
Фото № 7 – полное разрушение центрального электрода с его керамической юбкой. Причиной данного разрушения мог стать один из перечисленных ниже факторов: длительная работа двигателя с детонацией, применение топлива с низким октановым числом, очень раннее зажигание, и просто бракованая свеча. Симптомы работы двигателя такие же, как в предыдущем случае. Единственное, на что можно надеяться, так это на то, что частицы центрального электрода сумели проскочить в выхлопную систему, не застряв под выпускным клапаном, иначе тоже не избежать ремонта головки блока цилиндров.
Фото № 8 последнее в этом обзоре. Электрод свечи оброс зольными отложениями, цвет не играет решающей роли, он лишь свидетельствует о работе топливной системы. Причина этого нароста – сгорание масла вследствие выработки или залегания маслосъемных поршневых колец. У двигателя повышенный расход масла, при перегазовках из выхлопной трубы сильное синее дымление, запах выхлопа похож на мотоциклетный.
Если вы хотите, чтобы с работой вашего двигателя было меньше проблем, вспоминайте о свечах не только тогда, когда мотор отказывается работать. Производитель гарантирует безотказную работу свечи на исправном двигателе 30 тыс. километров пробега. Однако не лишним будет в среднем каждые 10 тыс. километров пробега проверять состояние свечей. Прежде всего это проверка и, при необходимости, регулировка зазора до требуемой величины, удаление нагара. Нагар удалять лучше металлической щеткой, от пескоструйной обработки разрушается керамика центрального электрода, и вы рискуете получить копию с фото № 7.
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:
- Калильному числу.
- Количеству электродов.
- Искровому промежутку.
- Температурному диапазону.
- Сроку службы.
- 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.
