В современных бензиновых двигателях внутреннего сгорания применяются свечи зажигания искрового принципа действия. Они могут быть изготовлены в разных вариантах исполнения с различиями в материалах выполнения электродов, их количестве, могут иметь различную резьбу, размер, диаметр, и конечно же характеристики. Но давайте обо всем по порядку.
Основная задача свечи зажигания — это бесперебойное воспламенение топливовоздушной смеси в камере сгорания.
Искровая свеча зажигания состоит из контактной части (терминал), изолятора, резистора, бокового и центрального электрода, уплотнительного кольца и резьбовой части.
Контактный наконечник предназначен для подключения свечи к проводу или катушке зажигания. Изолятор в основном изготовлен из запечённого оксида алюминия (раньше использовался керамический фосфор) за счет чего достигается высокая степень теплопроводности и изоляционные свойства от пробоя. Ребра (канавки) на изоляторе затрудняют пробой свечи зажигания за счет увеличения длинны поверхности. Резистор поглощает помехи возникающие от работы свечи, которые могут влиять на другие электронные компоненты автомобиля, изготовлен чаще всего из стекловолокна с графитом.
Центральный электрод изготавливается в основном из никелевого сплава, с возможным добавлением драг. металлов, например, иридий платина. Он соединён с контактным терминалом через резистор.
Принцип действия свечи зажигания состоит в подаче высокого напряжения на центральный электрод, и между центральным и боковым электродами возникает электрический разряд, который воспламеняет топливовоздушную смесь.
При работе свеча постоянно испытывает тепловые нагрузки (сжатие / расширение), но при этом свеча должна оставаться герметичной. Поэтому современные свечи — это довольно сложное изделие с технической точки зрения.
Центральный электрод бывает разных размеров от стандартного 2,5 мм до 0,4 мм с напайкой из иридиевого сплава. Чем меньше эта толщина, тем меньше требуется напряжение для пробоя искры в боковой электрод, что в свою очередь снижает риск пропусков воспламенения зажигания и обеспечивает лучшее воспламенения топливовоздушной смеси. При этом боковые электроды могут быть как никелевые, так и также с напайкой из драг. металлов, может быть один или несколько электродов, но искра в любом случае возникает только между одним из них.
Уплотнительное кольцо служит для предотвращения утечки «компрессии» и для компенсации разного теплового расширения между каналом для свечи в головке двигателя и самой свечи зажигания.
Так же в маркировке свечи зашифровано калильное число или теплостойкость свечи зажигания. Это способность свечи отдавать тепло в головку блока цилиндров от себя. Разделяют свечи на холодные горячие и универсальные.
Чем более длинный изолятор в основании центрального электрода, тем свеча более горячая. Чем холоднее свеча, тем ее сложнее нагреть при работе двигателя, так как она лучше отводит тепло от себя в ГБЦ.
Зачем такой параметр вообще необходим? Дело в том, что топливовоздушная смесь может воспламенится не только от искры, возникающей между электродами, но и от какого-нибудь раскаленного предмета в камере сгорания, например, от нагара или опять же от самой свечи, при этом возникает так называемое калильное зажигание, которое воспламеняет смесь не в то время, которое необходимо для правильной работы двигателя (мёртвая точка поршня или раньше).
Для нормальной работы свечи зажигания её рабочая часть (центральный электрод и юбка изолятора) должна находиться в определённом температурном диапазоне — от примерно 450°C до 950°C. Нижний порог необходим для того, чтобы обеспечить самоочищение свечи от нагара и углеводородных отложений, которые образуются при сгорании топлива. Если температура свечи ниже этой отметки, на её поверхности начинает накапливаться нагар, который может вызывать утечки тока и нарушать стабильность искрообразования. Верхний порог — это критическая точка, при которой свеча не должна перегреваться, чтобы не стать источником калильного зажигания.
Таким образом, рабочая температура свечи зажигания — это баланс между этими двумя крайностями: она должна быть достаточно высокой, чтобы обеспечить самоочищение, но не слишком высокой, чтобы исключить риск калильного зажигания. Рабочая температура всегда подбирается конструкторами двигателя с учетом его степени сжатия, максимальных оборотов, геометрии камеры сгорания и других параметров, чтобы свеча подходила конкретному двигателю с точки зрения отвода тепла. Этот параметр и называется калильным числом свечи зажигания.
Получается если установить слишком холодные свечи на двигатель, которые будут хорошо отводить тепло, они не смогут прогреваться до температуры самоочистки и постоянно будут загрязнены нагаром. Двигатель будет работать нестабильно. Если будут установлены слишком горячие свечи, то наоборот возникнет ситуация, когда происходит калильное зажигание. Калильное число обязательно указывается производителем свечей зажигания.
Рассмотрим типичные неисправности самой свечи и о том какие признаки неисправности двигателя может указывать свеча зажигания.
Свечи зажигания рассчитаны на относительно большой срок службы исходя из условий, в которых им приходится работать, например, для обычных никелевых свечей этот период составляет порядка 10 тыс. км, в то время как иридиевые свечи спокойно могут отработать 50 тыс. км. и более. Это обусловлено материалами, из которых они изготавливаются. Не нужно забывать о том, что если производитель устанавливает иридиевые свечи зажигания, то под этот тип свечей рассчитаны и другие элементы зажигания, например, катушки или провода, по сопротивлению и напряжению необходимому для возникновения искры. Поэтому свечи необходимо подбирать по параметрам согласно каталогу производителя.
Свечи зажигания со временем могут начинать пробивать, выгорают электроды, соответственно меняется и усилие, с которым необходимо создать искру, и сама сила искры.
Свечи зажигания так же могут начать пропускать выхлопные газы или компрессию через прижимное кольцо, тут скорее всего дело в неправильной установке. все это соответственно сказывается на работе двигателя. Многие путают прорыв газов с коронарным кольцом на свече, вызванным физическими процессами и не являющимся неисправностью свечи, а именно высокое напряжение воздействует на участок между фарфоровым изолятором и частью металлического корпуса. Это вызывает коронный разряд, который проявляется в виде коричневых пятен на поверхности свечи. Эти пятна образуются за счёт частиц масла и пыли.
ПО ТОЛЩИНЕ КОЛЬЦА ЭКСПЕРТ МОЖЕТ СУДИТЬ О ПРАВИЛЬНОСТИ УСТАНОВКИ СВЕЧИ
А что же сама свеча может сказать нам о состоянии цилиндра в котором она установлена?
Первым делом стоит отметить, что анализ состояния свечи зажигания имеет смысл только в том случае, если она проработала в определённом цилиндре не менее 250–300 км — за это время на ней успевают проявиться характерные признаки работы двигателя.
При нормальных условиях эксплуатации на свече практически отсутствуют нагар и отложения — всё это сгорает в процессе работы. Может присутствовать лёгкий налёт желтовато-коричневого цвета — его оттенок зависит от состава присадок в топливе.
Электроды остаются практически чистыми, следов коррозии быть не должно.
Свеча, на которой наблюдается бархатисто-чёрный угольный нагар, является индикатором неполного сгорания топлива. Такой налёт представляет собой осевшие на горячих электродах углеводороды. Это может происходить при слишком богатой топливно-воздушной смеси или при пропусках воспламенения.
Наличие белого или сероватого налёта на свече, напротив, говорит о чрезмерно бедной смеси. Длительная работа двигателя на такой смеси приводит к перегреву камеры сгорания, что может вызвать серьёзные повреждения поршневой группы или прогар клапанов.
Если на свече образовался налёт кирпично-красного цвета, это может указывать на высокое содержание металлических присадок в топливе. При длительной эксплуатации такие присадки формируют токопроводящий слой, который может стать причиной пробоя изоляции — искра пойдёт не между электродами, а по поверхности изолятора.
Ярко выраженные следы масла, особенно в резьбовой части свечи, чаще всего свидетельствуют о неисправности маслосъёмных колпачков. В этом случае двигатель потребляет больше масла, чем положено, и при запуске после простоя (особенно холодного) из выхлопной трубы идёт характерный бело-синий дым.
Если свеча вывернута из неработающего цилиндра, её центральный электрод и юбка изолятора покрыты плотным слоем масла, перемешанного с каплями несгоревшего топлива. Если к этому добавляются мелкие металлические частицы, велика вероятность механического повреждения внутри двигателя. Симптомы — постоянное троение, потеря мощности, нестабильная работа.
Разрушение центрального электрода и его керамической юбки может быть вызвано несколькими причинами: длительной работой двигателя с детонацией, использованием топлива с низким октановым числом, слишком ранним зажиганием или заводским дефектом самой свечи. Симптомы аналогичны предыдущему случаю. Единственное, на что можно надеяться — что осколки центрального электрода миновали выпускной клапан и благополучно прошли через выхлопную систему.
Если электрод покрыт плотными зольными отложениями (цвет которых может варьироваться), это свидетельствует о попадании масла в камеру сгорания. Основные причины — износ или залегание маслосъёмных поршневых колец. При нагрузке двигатель начинает дымить синеватым выхлопом, а его запах становится похожим на выхлоп мотоциклетного двигателя. Также наблюдается повышенный расход масла.
Замена свечей зажигания и почему важно правильно ее производить.
Неправильная установка свечи зажигания может как разрушить саму свечу, например, лопнуть изолятор, который может попасть в камеру сгорания, разрушить поршень, клапан, стенки цилиндра. Недостаточная затяжка вызовет неплотное и неправильное прилегание обжимного кольца к головке блока, вследствие чего свеча излишне нагреется и будет испытывать перебои в работе. Перетяжка свечи вытягивает корпус свечи относительно внутреннего изолятора, который при этом начинает плохо отводить тепло, не говоря о затруднениях или не возможности в дальнейшем ее демонтировать.
Так как же правильно производить замену свечей зажигания?
Первым делом необходимо убедиться в отсутствии грязи и посторонних частиц, в целостности изоляторов установленных свечей зажигания, путем осмотра, при необходимости продуть, и так далее. Демонтируем старые свечи. Осматриваем их на состояние для выявления возможных отклонений в работе двигателя. И приступаем к монтажу новых свечей. Каждый производитель для каждого типа своих свечей рекомендует определенную затяжку для правильной ее работы. Поэтому внимательно смотрим каталог. Некоторые производители дублируют информацию на упаковке либо вкладыше.
Информация как правило указана в ньютон-метрах и градусах доворота, при отсутствии динамометрического ключа. Резьбу свечи не рекомендуется смазывать смазкой, так как это может привести к ее перетяжке. Некоторые производители указывают несколько значений, для повторной установки свечей зажигания. Но как правило, свеча зажигания после демонтажа должна быть заменена на новую.
В следующей статье мы протестируем качественные свечи зажигания и купленные на маркетплейсе в камере под давлением, и посмотрим на сколько может отличатся искра, а пока напишите в комментариях какие у вас есть личные истории, связанные со свечами зажигания.
