Принцип работы
Свечи зажигания выпускаются уже достаточно давно, что позволило многократно модифицировать их конструкцию и, в конечном счете, довести ее до совершенства. Сначала свечи широко применялись в бензиновых моторах, но с течением времени постепенно перекочевали и на дизельные агрегаты, где имеют несколько иной принцип действия, но примерно ту же самую конструкцию.
На вход свечи поступает электрический заряд большой величины. Этот заряд получается за счет того, что от аккумулятора ток проходит через катушку зажигания, представляющую собой небольшой трансформатор. Проходящий через катушку ток достигает значения в несколько сотен вольт, что позволяет произвести искру, достаточную для розжига.
На выходе свечи искра блуждает между двумя электродами, задача которых —максимально ее задерживать и обеспечивать, таким образом, искру постоянного принципа действия. Кроме того, характеристики электродов крайне зависимы от зазора между ними. В этой связи по таблицам и при помощи специального инструмента настоятельно рекомендуется измерять зазор и производить его регулировку.
Проверка свечей зажигания
Если происходят некие проблемы в работе двигателя то первое что нужно проверить, это свечи зажигания. Их внешний вид может дать довольно полную информацию о состоянии вашего мотора.
Итак, проверку свечей нужно начать с их извлечения из двигателя. Правда, перед их извлечением нужно дать некоторое время двигателю поработать на холостых оборотах. Конечно, если таковые на вашем моторе всё ещё присутствуют.
Но вернёмся собственно к проверке. После того как вы извлечёте свечи из двигателя вам нужно проверить их маркировку и убедиться в том что она соответствует требованиям для марки вашего автомобиля.
Если с маркировкой всё в порядке, тогда просто внешне осмотрите электроды. У исправной свечи цвет электрода должен быть белёсым – сизым, и нагар на ней должен быть минимальным. Если эти требования не удовлетворяются, то с вашим мотором проблемы. По внешнему виду свечи, с вероятностью 90%, можно выяснить какие проблемы с вашим двигателем. Но это тема отдельной статьи и её мы касаться не будем.
Свечи рассказывают
| Нормальная свеча | Изношенная свеча |
| Очень немного отложений на изоляторе, окрашивающих его в светло-коричневый или сероватый цвет. Электроды почти не изношены, корпус чист. Это — свидетельство правильного температурного режима, хорошего состояния поршневых колец и чередования больших и малых оборотов. Такие свечи после чистки, проверки и (если это нужно) регулировки мира между электродами можно без опасений вновь поставить на двигатель. | Электроды корродированы, изолятор изъязвлен — такая свеча отслужила свой срок. Конечно, она еще может протянуть какое-то незначительное время, но, если вы хотите, чтобы двигатель расходовал меньше бензина, плавно работал и надежно пускался — смените свечу. |
| Закопченая свеча | Замасленная свеча |
| Черные сухие отложения покрывают изолятор, электроды, корпус. Это нагар — одна их наиболее распространенных «болезней» свечей. Да и причин появления нагара немало. Вот наиболее явные: несоответствие свечи двигателю по калильному числу; неисправности контактов прерывателя, катушки зажигания, конденсатора и проводов высокого напряжения; слишком богатая смесь или засорение воздушного фильтра. Длительная работа двигателя на холостом ходу или при малых скоростях и незначительных нагрузках также может быть причиной появления нагара. Такая свеча нуждается в чистке и, если причина появления отложений в несоответствии ее двигателю, — замене более «горячей». | Подбор свечей зажигания Ngk по автомобилю Она, так же как и закопченная, покрыта изолирующей грязью, но из жидких остатков масла. Причина — проникновение масла через изношенные поршневые кольца. Более «горячие» (с меньшим калильным числом) свечи улучшат положение, но кардинальное «лекарство» от этой «болезни»» — ремонт двигателя. Возможна такая картина и на первых километрах пробега при обкатке мотора после ремонта, когда кольца еще не приработались. Вероятно, что к тому же и сами свечи «холодны». |
| Обгоревшая свеча | Поврежденная ранним зажиганием свеча |
| Выгоревшие или сильно корродированные электроды, выгоревший изъязвленный изолятор — симптомы перегрева свечи. Причины — несоответствие свечи двигателю (слишком низкое калильное число); неправильная установка зажигания; неподходящий бензин (низкооктановый). Результат в любом случае — калильное зажигание и сильная детонация. Менее вероятны, но возможны и иные причины: слишком бедная смесь; зависание клапанов; плохое охлаждение и перегрев двигателя. Способ лечения — в самом диагнозе. Если вы эксплуатируете свою машину преимущественно в тяжелых режимах — поставьте несколько более холодные свечи. | Она похожа на предыдущую, но все же имеет резко выраженные особенности. Электроды оплавлены, изолятор пережжен. Это сигнал к необходимости проверить установку зажигания, регулировку клапанов и соответствие калильного числа и марки свечей требованиям заводской инструкции. |
1974N07P19-21
Калильное число
Калильное число — это величина среднего индикаторного давления, при котором в цилиндре двигателя при испытании свечи возникает калильное зажигание.
Прямое определение тепловой характеристики связано с необходимостью измерения температуры теплового конуса изолятора и электродов на работающем двигателе. Это сложная техническая проблема, так как требует установки в свечу миниатюрных термопар и защиту их от высокого напряжения. Такая работа требует огромных затрат и проводится только в исследовательских целях при доводке вновь разрабатываемых двигателей.
В связи с этим определение тепловой характеристики заменяют подбором свечей по верхнему температурному пределу. Для этого производятся тепловые ряды конструктивно одинаковых свечей с различными тепловыми характеристиками.
Каждую свечу теплового ряда испытывают на моторной испытательной установке, позволяющей за счет наддува моделировать тепловую напряженность двигателя с любой удельной мощностью, вплоть до самого форсированного спортивного. В процессе испытания величину наддува последовательно увеличивают, соответственно возрастает тепловая напряженность и основной характеризующий ее показатель — величина среднего индикаторного давления.
Основным конструктивным параметром, с помощью которого изменяют величину калильного числа, является длина теплового конуса изолятора. Чем длиннее тепловой конус изолятора, тем рабочая температура свечи больше, и наоборот, чем короче тепловой конус изолятора, тем температура меньше.
До 1974 г. свечи, производимые в СССР, имели в своей маркировке обозначение длины теплового конуса изолятора, выраженной в миллиметрах. Ветераны-автомобилисты помнят свечи с уралитовыми изоляторами для автомобиля «Запорожец» первых выпусков, которые имели маркировку А6УС или А7,5УС, свечи для автомобиля «Волга» ГАЗ-21 с маркировкой А14У, свечи А11У для автомобиля «Москвич-401» и многие другие. Интересно отметить, что на первые модели автомобилей ВАЗ ставились свечи с изолятором из керамики «боркорунд», также с маркировкой длины теплового конуса изолятора, сначала А6БС, затем А7,5БС. С появлением двигателей автомобилей ВАЗ-2101, ГАЗ-24, АЗЛК-412, ЗАЗ-966, ЗИЛ-130, ГАЗ-53 и других требования к свечам возросли. Выяснилось, что необходимо учитывать то, что рабочая температура свечи зависит не только от длины теплового конуса изолятора, но и от многих других конструктивных и технологических факторов. Ведь калильное число является интегральным показателем, характеризующим зависимость рабочей температуры свечи не только от длины теплового конуса, но и от других конструктивных факторов.
Каждой длине теплового конуса изолятора соответствует своя величина калильного числа. В соответствии с российским стандартом калильные числа следует выбирать из ряда 8, 11, 14, 17, 20, 23 и 26 условных единиц. Допускаются промежуточные значения, выраженные целыми числами.
С помощью калильных чисел различают более «горячие» и более «холодные» свечи. Эти понятия определены тем, что при установке на один и тот же двигатель «горячие» свечи в равных условиях имеют рабочую температуру выше, чем «холодные». Устанавливая последовательно на двигатель свечи с различными калильными числами, можно осуществить подбор по тепловой характеристике. Первым критерием подбора является отсутствие калильного зажигания при полной нагрузке двигателя. Вторым критерием является то, что ближайшая более «горячая» свеча вызывает калильное зажигание. Правильно подобранная свеча всегда должна иметь максимальную температуру, несколько ниже, чем температура калильного зажигания. При подборе к двигателю угол опережения зажигания устанавливают на 10-15° раньше относительно установочного. Этим способом искусственно повышают рабочую температуру свечи, что обеспечивает гарантированный запас до верхнего температурного предела.
Зарубежные фирмы применяют свои шкалы калильных чисел, прямые и обратные. В прямых шкалах с увеличением длины теплового конуса калильное число возрастает, а в обратных уменьшается. Отечественная шкала калильных чисел едина для всех производителей в России и является обратной. Чем больше калильное число, тем короче при прочих равных тепловой конус, тем свеча «холоднее». В отличие от нашей страны, за рубежом каждая фирма применяет свою шкалу калильных чисел и свою систему маркировки свечей. Для определения соответствия по калильному числу свечей различных производителей приходится пользоваться таблицами взаимозаменяемости.
Виды свечей в зависимости от калильного числа
Искрообразователи работают без перебоев при любой погоде. Изделия снижают токсичность выхлопа, экономят горючее. Отечественные производители делают их с КЧ в диапазоне от 8 до 26. За границей единая шкала измерения этого параметра отсутствует. Вот на какие типы делят свечи, исходя из калильного числа:
- горячие — 11-14;
- средние — 17-19;
- холодные – от 20;
- унифицированные — 11-20.
У изделий отечественного производства КЧ определяют на особом оборудовании с наддувом. Давление идет вверх, пока не происходит калильное зажигание. За это время фиксируют среднее давление – это и есть КЧ от 11 до 23. Степень сжатия и частота оборотов мотора зависят от его мощности, как и величина КЧ. Искрообразователи с большим калильным числом ставят в двухтактных моторах или в тех, которые охлаждаются воздухом.
Понятие “горячая свеча” имеет условное значение – оно связано с рабочим нагревом. Такие компоненты используют в малофорсированных моторах, в которых нужно достигать определённой температуры для запуска процесса самоочищения. КЧ у них несколько меньше, чем у “холодных”. Если в двигателях использовать свечи несколько “холоднее”, то температура, при которой начинает происходить самоочищение, достигаться не будет. Средние искрообразователи применяют в силовых агрегатах со средним уровнем мощности. Универсальные варианты подходят для сильных и маломощных моторов. Продукты выгорания их не засоряют.
КЧ — основной параметр, по которому нужно выбирать свечи зажигания. Езда с «неправильными» свечами может привести к выходу ДВС из строя. А ремонт движка уж точно обойдётся в круглую сумму. Поэтому советуем покупать запчасти, отталкиваясь от таблицы калильных чисел и характеристик машины.
Процесс сгорания топлива с калильным зажиганием (справа)
Для того чтобы понять что такое калильное число свечей зажигания нужно сначала разобраться с тем, что такое калильное зажигание. Дело в том, что работа всех без исключения двигателей внутреннего сгорания (ДВС) основана на сгорании топливной смеси, приводящем к образованию газов, за счет давления которого на поршни агрегат выполняет полезную работу. При этом температура в камерах сгорания достаточно высока, и находящиеся в ней элементы конструкции силового агрегата серьезно нагреваются. В тот момент, когда температура достигает определенного предела, топливная смесь начинает воспламеняться не от искры, вырабатываемой свечой, а от соприкосновения с сильно разогретыми поверхностями.
Прогоревший поршень — возможный результат калильного зажигания
Поскольку калильным зажиганием управлять попросту невозможно, то оно имеет несколько опасных для автомобильного двигателя последствий. Так как возгорание топливной смеси происходит раньше, чем требуется, то фаза рабочих циклов мотора смещается. Кроме того, в камере сгорания существенно возрастает температура и давление. Если вовремя не принять меры, необходимые для приведения зажигания в норму, то в очень скором времени из-за калильного зажигания:
- разрушатся электроды свечей зажигания и их керамические изоляторы;
- днище поршня начнет «пригорать»;
- на поверхности цилиндров и поршней образуются задиры;
Очень вероятно также и то, что поршневая группа двигателя в результате просто заклинит, и поэтому придется производить очень недешевый и достаточно длительный капитальный ремонт. Чтобы избежать негативных последствий, вызываемых калильным зажиганием, в ДВС требуется использовать свечи, которые подходят им по такому параметру, как калильное число.
Проверка свечей
Свечи – замечательный индикатор состояния двигателя. На протяжении всего срока эксплуатации мотора на свечных изоляторах наглядно отображаются процессы расхода масла, калильное число, детонация и состав свечи. Для проверки свечи стоит прогреть движок на холостом ходу несколько минут. Затем заглушите мотор и подождите, пока тот остынет. Далее снимите высоковольтную проводку со свечи, только не забудьте пометить каждый кабель, чтоб не запутаться.
Если вы купили б/у автомобиль неплохо было бы посмотреть маркировку свечей, которая должна совпадать с «паспортной», указанной для конкретного автомобиля. Убедитесь, что изделие подобрано верно.
Если мотор эксплуатируется в трудных условиях – количество выделяемого тепла вырастает, поэтому стоит заменить свечи на «холодные», поскольку они лучше отводят излишки тепла.
Используете машину в городском цикле? Поставьте «горячие» свечи при условии, что мотор слабый и не форсированный. Такие свечи сожгут отложения на изоляторах и электродах.
Характеристика свечей зажигания NGK: отличия по типу
Начнем с того, что каждый изготовитель свечей предлагает потребителю уникальные особенности, которых удается добиться в процессе производства. Компания NGK не является исключением. Хотя устройство изделий подобного рода давно является хорошо продуманным и фактически завершенным решением (не предполагает принципиальных отличий), производители регулярно улучшают различные характеристики.
Такие улучшения становятся возможными благодаря внесению незначительных доработок в общую конструкцию, а также являются результатом использования новых материалов. В сочетании с высокотехнологичным процессом изготовления и последующими тестовыми проверками существенно снижается процент брака в каждой отдельной партии, увеличивается ресурс свечей зажигания NGK из каждой серии.
Что касается самих типов свечей, компания предлагает 7 видов изделий. Каждый тип обладает различными уникальными характеристиками и особенностями. Например, свечи зажигания NGK из линейки V-Line являются популярным и доступным решением. Такие изделия способны обеспечить ровную работу ДВС даже в условиях сильно обедненной рабочей смеси.
Стабильное образование искры позволяет добиться своевременного и полноценного воспламенения топливного заряда в камере сгорания. При этом достигается максимальная надежность на разных режимах работы мотора (легкость запуска, езда на низких оборотах, максимальные нагрузки, переходной режим и т.д.).
Простые одноэлектродные свечи NGK отличаются стабильностью во время работы благодаря специальной V-образной насечке на центральном электроде. Такое решение позволяет распределить потенциалы ближе к области периферии.
В этой области, как правило, отмечается наибольшая концентрация паров топлива. В результате мощная искра позволяет добиться эффективного и полноценного воспламенения заряда на протяжении всего срока службы свечи (около 30 тыс. км.)
Также среди различных типов свечей NGK широко представлены варианты с несколькими электродами. Многоэлектродные свечи зажигания являются более современным решением, отличаются повышенной надежностью. Несколько боковых электродов обеспечивают стабильное искрообразование даже в том случае, когда один из них вышел из строя.
Параллельно улучшается качество воспламенения обедненной смеси, свеча стабильно работает на разных режимах. По количеству боковых электродов на свече их может быть от 2 до 4. Элементы распложены вокруг центрального электрода на равном расстоянии друг от друга.
К плюсам этого типа изделий относят меньшую склонность к загрязнению, а также заметное увеличение срока службы (около 50 тыс. км). Более того, высокое качество стало поводом для отдельных разработок. Например, трехэлектродные свечи НЖК были разработаны специально для моторов немецкого автогиганта VAG.
Отдельного внимания в общем каталоге также заслуживают свечи с центральным электродом в форме конуса и особыми напайками, которые выполнены на внутренней поверхности бокового электрода. Указанные напайки представляют собой сплавы, в основе которых лежат редкоземельные металлы (платина, иридий).
Такие металлы позволяют существенно увеличить ресурс свечей (в среднем, до 3-х раз по сравнению с обычными одноэлектродными, а также на 30-40% в сравнении с многоэлектродными). Благодаря большому сроку службы (около 80-100 тыс. км) и надежности иридиевые свечи NGK пользуются завидной популярностью среди автолюбителей.
Конструкция свечей зажигания NGK. Маркировка. Калильное число
Конструкция стандартной свечи зажиганияМаркировка свечей NGK Буквенная комбинация (1-4) перед калильным числом дает указания относительно диаметра резьбы, раствора шестигранного гаечного ключа, а также особенности конструкции. Пятая позиция (цифра) предназначена для калильного числа. Шестая буква обозначает длину резьбы. Седьмая буква содержит данные относительно конструкционных особенностей специальных свечей зажигания. Восьмая позиция, опять цифра, кодирует особый зазор между электродами.
Калильное число
Современные свечи зажигания индивидуально подбираются для различных конструкций двигателя и условий движения. Поэтому нельзя указать такую свечу зажигания, которая будет без проблем функционировать во всех двигателях.
Так как в камере сгорания различных двигателей температура повышается по-разному, необходимы свечи зажигания с разным тепловым эквивалентом.
Эти тепловые эквиваленты, выраженные с помощью калильного числа, представляют собой измеренные на электродах и изоляторе средние температуры, соответствующие нагрузке двигателя. На юбке изолятора рабочая температура должна быть в интервале от 400°С до 850°С. При этом температуры свыше 400°С требуются потому, что при таких температурах удаляются осаждающиеся сажа и масляный нагар, и таким образом происходит самоочищение свечи зажигания.
Однако выше 850°С температура на изоляторе подниматься также не должна, так как при температуре свыше 900°С может появляться калильное зажигание. Кроме того, при очень высоких температурах электроды дополнительно подвергаются воздействию химически агрессивных соединений или разрушаются.
Для свечей зажигания фирмы NGK применимо простое практическое правило: — низкое калильное число (например BP4ES) — «горячая свеча зажигания», высокое поглощение тепла, обусловленное длинной юбкой изолятора; — высокое калильное число (например BP8ES) — «холодная свеча зажигания», малое поглощение тепла, обусловленное короткой юбкой изолятора.
Свечи зажигания с поверхностным разрядом
Принцип работы свечей зажигания с полуповерхностным разрядом основан на том, что искра зажигания скользит через предпочтительную часть юбки изолятора и удаляет возможные отложения сажи.
Только тогда возникает искровой пробой от юбки изолятора на боковые электроды и происходит надежное воспламенение топливной смеси.
Свечи зажигания с дополнительным искровым промежутком
В случае свечей зажигания фирмы NGK с дополнительным искровым промежутком искровой пробой при сильном покрытии сажей проходит сначала через юбку изолятора, затем перескакивает при формировании искры зажигания на то место, в котором корпус свечи сближается с юбкой изолятора (1). Топливная смесь воспламеняется безукоризненно, двигатель работает нормально.
После достижения температуры самоочищения (>450°C) на юбке изолятора удаляется нагар, и воспламенение опять производится нормальным образом между центральным и боковым электродом (2).Моменты затяжки свечей зажигания Если приложенный крутящий момент затягивания свечи был слишком мал, появляется угроза потери компрессии, отвинчивания центрального электрода и тепловых повреждений из-за пониженного отвода тепла. Дело может дойти и до самостоятельного отвинчивания свечи зажигания. Если же выбран слишком большой крутящий момент затягивания, можно повредить головку цилиндра. Кроме того, слишком большое усилие, приложенное к свече зажигания, может привести к срыву резьбы.
Крутящий момент затягивания можно получить после затягивания путем измерения высоты (толщины) уплотнительного кольца. Свеча зажигания, уплотнительное кольцо которой не сжато, затянута со слишком малым крутящим моментом затягивания. Наоборот, свеча со слишком сильно сжатым уплотнительным кольцом, затянута со слишком высоким крутящим моментом затягивания.
| Крутящий момент затягивания для свечей зажигания с плоской посадкой (с уплотнительным кольцом) | 18 mm | 14 mm | 12 mm | 10 mm |
| Чугунная головка | 35-45 Н.м | 25-35 Н.м | 15-25 Н.м | 10-15 Н.м |
| Алюминиевая головка | 35-40 Н.м | 25-30 Н.м | 15-20 Н.м | 10-12 Н.м |
www.ngk.ru
Причины калильного зажигания
Каждый цикл работы свеча испытывает сильный нагрев – от момента воспламенения смеси до начала такта впуска, когда ее электроды охлаждаются свежей топливовоздушной смесью. При этом тепло отводится только одним путем – от электродов к юбке и головке цилиндра, так как рассеяние тепла от выступающего наружу изолятора сравнительно невелико, а в герметично закрытых колодцах современных моторов с индивидуальными катушками зажигания и вовсе мизерно.
Свеча остается работоспособной в определенном диапазоне температур. Холодные электроды покрываются нагаром – если на чистом газовом топливе нагарообразование минимально, то на бензиновых моторах, особенно карбюраторных, свечу обязательно нужно нагреть до такой температуры, когда свободный кислород на тактах впуска и сжатия успеет окислить накопившийся нагар. В то же время и перегрев не менее вреден – ускоряется эрозия контактов, из-за неравного коэффициента расширения керамики и металла увеличивается риск растрескивания изолятора, в самом тяжелом случае электроды разогреваются настолько, что соприкасающаяся с ними топливная смесь воспламеняется самопроизвольно, раньше времени – происходит калильное зажигание.
Таким образом и работали примитивные двигатели внутреннего сгорания до изобретения искровой свечи. Многие читатели, еще заставшие советские мопеды и мотоциклы, наверняка сталкивались с тем, что перегретый мотор с завернутой по принципу «какая попалось» свеча работал даже при выключенном зажигании. Для двигателя такая работа не лучше детонации (зачастую калильное зажигание её и провоцирует) – фронт пламени доходит до поршня до достижения им верхней мёртвой точки (ВМТ), и мотору приходится преодолевать значительное давление газов. Соответственно, исходя из максимальной температуры, которая может быть достигнута электродами свечи в конкретном моторе, и определяется ее калильное число – показатель скорости теплоотдачи от электродов.
Основные признаки неисправностей свечей зажигания и способы их проверки
Неисправности свечей зажигания неизбежно сказываются на работе двигателя. Основные внешние проявления неисправностей:
- Затруднённый запуск (многократная прокрутка стартером не даёт результата);
- Двигатель «троит» – неустойчивая работа на холостых оборотах, резкое падение тяги, подёргивание при движении;
- Резкое увеличение расхода топлива и монооксида углерода (угарного газа) в выхлопных газах.
В нормально работающей свече цвет изолятора центрального электрода должен быть светло-кофейный или серый. На электродах должны отсутствовать следы тёмных отложений или нагара.
Самый распространённый у автолюбителей вопрос: «Почему свечи зажигания чёрные?» имеет несколько ответов.
В случае богатой топливной смеси (результат неправильной регулировки или неисправности системы управления двигателем) на свечах образуется бархатистый налет чёрного цвета – копоть.
Влажный чёрный налет с запахом бензина может быть свидетельством некачественного топлива. Пример на следующем фото.
Неправильно подобранное калильное число также может стать причиной того, что образуется чёрный нагар на свечах, так как не происходит процесс самоочищения.
Обеднённая топливная смесь может привести к тому, что на электродах появится белый налет.
Если белый налёт сопровождается следами оплавления электрода, то это может быть свидетельством неправильно подобранной по калильному числу слишком горячей свечи.
С учётом доступности в большинстве марок автомобилей определить состояние свечей зажигания не составит труда, а информация об их цвете и посторонних отложениях расскажет многое и о состоянии силового агрегата.
