Свечи зажигания автомобильного двигателя, устройство

Устройство и роль в автомобиле

Конструкция свечи зажигания

Базовая конструкция свечи включает в себя следующие элементы:

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

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

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

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

Когда и как часто менять свечи зажигания

Срок службы свечей, указанный в сервисной книжке или инструкции по эксплуатации автомобиля, действителен для оригинальных свечей — и его нередко можно увеличить: поставить вместо никелевых свечей платиновые или иридиевые.

Примерный срок службы свечи зависит от металла на концах электродов. Они постепенно выгорают, материал изолятора деградирует, его электроизоляционные свойства становятся хуже, а значит, рано или поздно искра пойдет между боковой частью центрального электрода и корпусом свечи. Но чаще бывает, что электроды свечи изнашиваются, расстояние между ними увеличивается и катушке зажигания все сложнее образовать искру.

Свеча не всегда перестает работать полностью, хотя такое тоже бывает. Перебои возникают сначала на некоторых режимах работы мотора. Например, если резко нажать на педаль газа. Топливо в таком случае будет сгорать не полностью, а полетит в трубу, на катализатор — устройство, которое служит для очистки выхлопных газов. Расход топлива возрастет, а срок службы катализатора сократится. Вот почему важно вовремя менять свечи зажигания. При этом неисправность свечей — это не единственная причина, по которой могут возникать пропуски зажигания.

Материал центрального электрода

Одна из целей, которую преследуют инженеры, когда выбирают металл для электродов — замедлить их износ. Искра — это поток заряженных частиц — электронов и ионов. Они с огромной скоростью двигаются в электрическом поле между электродами, а когда встречаются с их поверхностью, выбивают из них атомы металла. Электроды постепенно теряют вещество, «выгорают», но этот процесс может происходить по-разному: все зависит от сплавов и металлов на концах электродов. В каталогах производителей в основном никелевые, иридиевые, платиновые и реже серебряные свечи.

Никель применяют для изготовления бюджетных свечей зажигания. Он недорогой, удобный в массовом производстве и относительно тугоплавкий. В среднем никелевые свечи служат без перебоев до 40 000 км. Их применяют в двигателях с объемом до 1,6 л с невысокой степенью сжатия, которые работают на бензине марки АИ-92 или АИ-95.

Серебро отличается высокой теплопроводностью и может работать в широком диапазоне температур. Поэтому свечи с серебряным центральным электродом используют в двигателях, которые работают на газу и временами на бензине. Срок службы — до 50 000 км.

У никелевых свечей достаточно толстый центральный электрод — примерно 2,5 мм в диаметре. В основном он состоит из сплава никеля и хрома. Серебряный электрод — незначительно тоньше, примерно 2 мм в диаметре, состоит преимущественно из серебра.

Дополнительный изолятор свечи

Даже небольшие потери энергии зажигания приводят к ослаблению искры со всеми неприятными последствиями: ухудшение пуска, неустойчивая работа на холостом ходу, потеря мощности двигателя, перерасход топлива, рост токсично­сти отработавших газов и т. д. Если поверхность изолятора покрыта нагаром, грязью или просто влагой, происходит утечка тока «на массу». Она обнаружива­ется в темноте в виде коронного разряда по поверхности изолятора. Утечка по загрязненной поверхности теплового конуса изолятора в камере сгорания дви­гателя может привести к отказу в искрообразовании. Наиболее радикальным способом повышения электрической прочности изоляции является установка между корпусом и контактной головкой свечи дополнительного изолятора в виде керамической втулки. Таким образом, свеча приобретает двойную защиту от уте­чек тока «на массу».

Когда менять свечи зажигания на авто

Неисправные свечи зажигания могут привести к тяжелы последствиям, таким какповреждения топливной системы и двигателя, а это грозит куда более крупнымизатратами. От их своевременной замены зависит сохранность силового агрегатаавтомобиля.

Когда же всётаки менять свечи зажиганияПостараемся разобраться в этомвопросе. Такие признаки как: Признаки  износа  самой  свечи , они  заметны  не

  • Признаки износа самой свечи, они заметны невооруженным глазом. Этооплавления, сколы и коррозия.
  • Подтраивание при езде;
  • Проблемы с запуском;
  • Падение мощности и тяги двигателя;
  • Увеличившие расхода топлива;
  • Регулярное образования нагара на свечах  (каждые 2030 километров).

Могут свидетельствовать о необходимости замены свечей. В среднем свечи следует менять каждые 2530 тысяч пробега автомобиля.

Устройство свечи зажигания

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

Холодные и горячие свечи зажигания

Свечи зажигания различаются не только по типу, а также по своим характеристикам иподбираются индивидуально в зависимости от конструкции двигателя. Похарактеристикам они делятся на три различные группы холодные, средние и горячие. Что бы понять, что это означает и зачем они нужны, нужно разобраться что такое «калильное число» и «калильное зажигание».

  • Калильным числом называют величину, показывающею время, через котороесвеча достигает калильного зажигания. Чем выше у нее калильное число, темменьше она будет нагреваться.
  • Калильным зажиганием называют негативный эффект, когда воспламенениегорючей смеси в двигателе происходит не от свечи зажигания, а от нагревшихсяэлементов двигателя, чаще всего это бывает сама свеча зажигания. Этот эффектвозникает если в автомобиле установлена свеча с неподходящим калильнымчислом.

Условия работы свечей зажигание в летнее и зимнее время отличаются, поэтому видеале лучше иметь в комплекте свечей для разного времени года.

Например, в жаркую погоду, при езде на большой скорости свеча с низким калильнымчислом, быстро приведет к калильному заживанию. Что приводит к потере мощности. В этой ситуации свечу необходимо заменить на более «холодную» В обратной ситуации если при низкой температуре например в пробке, происходитослабление искры. В холодную погоду возникнут проблемы с запуском двигателя. Вслучае возникновения этой проблемы необходимо поставить более «горячею» свечу.

На выбор также влияет и размер двигателя, что он больше тем «холоднее» должнабыть свеча. Группы свечей по калильному числу (Российская маркировка):

  • В «горячею» группу входят свечи имущих калильное число от 11 до 14.
  • В «среднею» группу входят свечи имеющих калильное число от 17 до 19.
  • В «холодную» группу входят свечи имеющих калильное число от 20 до 26.

В дизельных двигателях очень часто используется калильное зажигание, то естьсамовоспламенение, от накаленной свечи, что облегчает запуск двигателя при низкихтемпературах.

Снятие и установка

Демонтаж свечи зажигания с двигателя производят в следующей последовательности:

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

Установка производится в следующей последовательности:

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

Форкамерные свечи зажигания

Известны различные варианты устройства свечи, у которых рабочая камера выполнена в виде форкамеры. Их используют с целью улучшения сгорания рабочей смеси. Форкамерные свечи подобны свечам для спортивных форсированных двигателей, где электроды для защиты от перегрева установлены глубоко внутри рабочей камеры корпуса. При перетекании горящих газов из форкамеры в цилинОтличие заключается в том, что отверстие, соединяющее рабочую камеру (форкамеру) с цилиндром двигателя, делают специальной формы. При сжатии свежая смесь поступает в форкамеру, искровой разряд возникает в области вихревого потока, и образование первичного очага воспламенения становится интенсивнее. Благодаря этому обеспечивается быстрое распространение пламени в форкамере. Давление быстро возрастает и выбрасывает факел пламени, проникающий в камеру сгорания двигателя и интенсифицирующий воспламенение даже сильно обедненной рабочей смеси.

При перетекании горящих газов из форкамеры в цилиндр двигателя, в связи с турбулизацией горючей смеси, ускоряется и становится более эффективным процесс сгорания. Это, в свою очередь, может привести к улучшению показателей, характеризующих топливную экономичность и токсичность отработавших газов.

Недостатки форкамерных свечей заключаются в том, что велико гасящее влияние электродов, а стойкость к образованию нагара мала. Вентиляция форкамеры затруднена, и горючая смесь в ней содержит повышенное количество остаточных газов. При перетекании горящих газов из форкамеры в цилиндр возникают дополнительные тепловые потери. Один из вариантов форкамерной свечи представлен на рис. «Форкамерные свечи зажигания».

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Калильное число: холодные и горячие свечи

Если свеча перегревается, смесь начинает воспламеняться не от искры, а от соприкосновения с раскаленными электродами свечи — возникает калильное зажигание. Проблема в том, что при этом топливо воспламеняется неконтролируемо и хаотично. В результате мощность двигателя падает, он перегревается, возникают дополнительные критические нагрузки на поршень, шатун и коленвал.

Многие двигатели современных автомобилей оснащают датчиками, которые могут определять, когда в каком-то из цилиндров возникает калильное зажигание. Информация поступает в ЭБУ, который отключает подачу топлива в проблемный цилиндр.

Одна из важных характеристик свечи — калильное число. Оно отражает температурный диапазон работы свечи, на верхнем пределе которого возникает калильное зажигание.

😡 Низкое калильное число у «горячих» свечей. Такие работают в промышленных двигателях — например, в стационарном генераторе, который работает на стабильно невысоких оборотах. Оборотистый двигатель спортивной машины с такой свечой может серьезно пострадать от калильного зажигания.

😌 Среднее калильное число — у свечей для двигателей, которые стоят на обычных автомобилях.

🥶 «Холодные свечи» ставят на двигатели спортивных машин, которые постоянно крутят до высоких оборотов. В малолитражном атмосферном двигателе такая свеча быстро покроется толстым слоем желто-коричневого нагара: она не будет нагреваться до нужной температуры, поэтому нагар не сгорит и свеча не сможет самоочиститься.

Неисправности свечей зажигания , признаки и причины

Без рабочих свечей зажигания становится невозможным нормальная эксплуатацияавтомобиля. Рассмотрим признаки неисправности свечей, которые требующие срочноговмешательства водителя:

  • В разы увеличивается расход топлива;
  • Происходит падение мощности и набора оборотов в работе силового агрегата;
  • Тяжелый запуск двигателя;
  • Возрастает концентрация CO в выхлопных газах;
  • Ощущается подёргивания автомобиля во время движения;
  • Не приятный шум доносящийся из двигателя на холостом ходу.

Причины же таких явлений как привило просты:

  • Свеча просто выработала свой ресурс;
  • Оплавление электродов или их коррозия;
    • Не правильно подобрана свеча;
    • Загрязнение (отложения, нагар, масло или топливо на электродах);
    • Повреждение или загрязнение изолятора.
  • В случае возникновения подобных неисправностей, следует срочно принять меры. Впротивном случае может произойти детонация двигателя, что полностью выведет егоиз строя.

Какие свечи зажигания поставить

Нужно ставить только те свечи, которые подходят к конкретному мотору по всем параметрам, о которых мы говорили выше. Именно поэтому подбор свечи лучше доверить профессионалу — например, консультанту специализированного магазина. Он посмотрит по каталогу и предложит подходящий вариант. Но есть и другой путь: можно воспользоваться официальным сайтом производителя свечей.

Поищем свечи для Фольксвагена Гольфа 2010 года с атмосферным двигателем 1,6. Воспользуемся каталогом Denso.

ПРОИЗВОДИТЕЛИ СВЕЧЕЙ, ИХ РАЗНОВИДНОСТЬ

Хорошие свечи производятся многими компаниями по всему миру. Среди наиболее известных и признанных лидеров можно отметить фирмы Champion, NGK, Denso и Bosch. Сегодня в продаже есть единицы с биметаллическим центральным электродом. Champion пошла дальше и выпустила элементы с боковым биметаллическим электродом, что расширило термоэластичность единицы.

В середине 80-х появились изделия, центральный электрод которых был сделан из тонкой платиновой проволоки. По температурным характеристикам они превзошли все показатели биметаллических электродов. Для спортивных и гоночных автомобилей выпускают аналоги с серебряными электродами. Последней новинкой в этой области стали запатентованные компанией NGK лучшие свечи зажигания на сегодняшний день, в которых электроды сделаны из сплава иридия.

Так какие свечи зажигания лучше? Работая внутри цилиндра, они должны выдерживать очень высокие температуры (около 1000 °C), пиковые значения давления (около 100 бар), чрезвычайно высокое напряжение (около 40 000 V). Устройства также должны справляться с последствиями работы двигателя — агрессивными продуктами сгорания воздушно-топливной смеси, и всё это при сохранении конструктивных параметров. Изучая вопрос «Какие свечи хорошие?», следует помнить, что стандартные рассчитаны на срок службы около 30 тыс. км.

В продаже есть следующие комплекты: стандартной конструкции; с повышенной прочностью. многоэлектродные, с платиновым наконечником электродов, с иридиевым наконечником электродов, иттриевые.

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.