Наряду с моторным маслом, фильтрами и тормозными колодками, свечи зажигания в номенклатуре автомобильных запасных частей принадлежат к позициям повышенного спроса. Ещё каких-нибудь 10-15 лет назад ни один уважающий себя автомобилист не отправлялся в дальнюю дорогу без запасного комплекта свечей. Ведь от качества их работы полностью зависит работоспособность двигателя.

Для чего нужны свечи зажигания, как они работают, чем отличаются, какие свечи зажигания лучше, как по их состоянию можно диагностировать работу двигателя и качество топлива – вот круг вопросов, в которых важно разбираться автолюбителям, проявляющим заботу о техническом состоянии своего автомобиля.

Назначение и устройство свечей зажигания

Автомобильные свечи зажигания предназначены для воспламенения топливно-воздушной смеси в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания, путем образования искры.

Конструкция автомобильных свечей зажигания довольно проста, она практически не менялась с 1902 года – времени изобретения знаменитым немецким инженером Бошем. Основными составляющими свечи являются:

Работает свеча зажигания следующим образом: высокое напряжение с катушки зажигания автомобиля подается в строго определенные моменты времени через контактный вывод свечи на её центральный электрод. В промежутке между центральным и боковым электродами и возникает электрический разряд, сопровождающийся искрообразованием. Вот, собственно, в этот момент и происходит воспламенение топливовоздушной смеси в камере сгорания двигателя.

Этот процесс очень наглядно продемонстрирован в анимированных и видео-материалах статьи Устройство и принцип работы ДВС.

Казалось бы, все просто: два электрода и высокое напряжение, но сложности кроются в технологических нюансах. Специфика работы свечи зажигания не только в том, что она происходит с использованием высоковольтного оборудования, но еще и в том, что как в самой свече, так и в окружающей среде происходят сложные высокотемпературные переходные процессы (проще говоря, резкие перепады высоких температур). Все эти процессы и определяют выбор и использование материалов при её производстве.

Так, изолятор, служащий для предотвращения пробоя высокого напряжения, подводимого к контактному проводу на корпусные детали (массу) двигателя выполнен из высокопрочной технической керамики. Помимо этой функции изолятор выполняет функцию отвода тепла на головку блока цилиндра.

В высоковольтных электрических цепях всегда присутствуют токи утечки. Кольцевые рёбра на внешней поверхности изолятора служат для повышения сопротивления токам утечки: удлиняют их путь до корпусных деталей.

Высоковольтный разряд – источник радиопомех для включенной в салоне машины аудиоаппаратуры. Для подавления помех в некоторых типах свечей в средней части контактного провода устанавливают резистор – токопроводящую массу, выполненную из стекломатериала.

Контактный вывод изготавливается обычно из никелевого сплава, а у некоторых производителей содержит ещё и медный сердечник для отвода тепла.

Ту же задачу – отвод тепла во время работы – выполняет металлический корпус с нарезанной на нём резьбой, а внешнее уплотнительное кольцо помимо того, что предотвращает прорыв продуктов горения, ещё и компенсирует разницу в теплопроводности головки блока цилиндров и корпуса свечи.

Основные виды автомобильных свечей зажигания

Условно всё многообразие свечей зажигания можно разделить на три класса:

Традиционные двухэлектродные – их конструкция подробно описана выше – самый распространённый класс;
Многоэлектродные – по масштабам применения уступают традиционным. Однако достаточно популярны среди автолюбителей;
Факельные и форкамерные (или плазменно-форкамерные) – вначале применялись в спортивных автомобилях, а затем и в обычных легковых машинах, однако их область применения в настоящее время ограничена уровнем доверия автомобилистов.

Даже незначительные конструктивные изменения серьёзно влияют на работу традиционных двухэлектродных свечей. Например, на некоторых моделях выполняется V-образная высечка на поверхности центрального электрода или U-образное углубление на поверхности бокового электрода. Конечно, эти изменения не продлевают срок службы свечи, но зато способствуют увеличению области искрообразования. В некоторых типах двигателей для улучшения процесса искрообразования используются свечи с удлинённым центральным электродом.

Двухэлектродные свечи зажигания

В большом классе традиционных двухэлектродных свечей обычно выделяют два подкласса:

Основные преимущества традиционных свечей – цена и проверенная временем надёжность.

Главные недостатки – ограниченный срок службы, нестабильные параметры искрообразования, низкая эффективность в условиях холодного пуска двигателя.

Использование биметаллических соединений и стало основным направлением в совершенствовании двухэлектродных свечей. Прежде всего, изменения коснулись материала сердцевины электродов: если материалом однородных электродов была никельсодержащая сталь, то сердцевину новых электродов стали изготавливать из меди.

Такая технология позволила улучшить теплоотвод с рабочей поверхности центрального электрода и, как следствие, снизить интенсивность электроэрозионных процессов, а значит увеличить срок службы свечи. У бокового электрода эта технология повысила антинагарные свойства.

Следующим этапом использования биметаллических соединений стало применение в материале центрального электрода благородных металлов: иридия и платины (а точнее их сплавов). Так появились платиновые и иридиевые свечи зажигания.

Иридий обладает высокой тугоплавкостью (температура перехода в жидкое состояние 2450°С) и повышенной стойкостью к электрохимической коррозии. Благодаря этим свойствам инженерам удалось не только резко увеличить долговечность свечей зажигания, но и улучшить другие характеристики. Дело в том, что за счёт повышенной прочности удалось резко (в несколько раз) уменьшить диаметр центрального электрода (до 0,4 мм), что в свою очередь снизило напряжение искрообразования и повысило его эффективность.

Иридиевая свеча зажигания

Схожие с иридиевыми имеют характеристики и платиновые свечи зажигания. Главный и, пожалуй, единственный недостаток платиновых и иридиевых свечей – высокая цена. Может быть, сюда можно отнести ещё и обслуживание: если у обычных свечей допускается механическая очистка от нагара, то к платиновым и иридиевым элементам нужно относиться значительно бережнее.

Многоэлектродные свечи зажигания

В многоэлектродных свечах зажигания боковых электродов несколько и расположены они, как правило, по окружности вокруг центрального электрода.

Многоэлектродная свеча зажигания

Искрообразование между центральным и одним из боковых электродов происходит случайным образом, причём при выходе из строя какого-либо бокового электрода его функции «перебрасываются» на соседний электрод. Главное преимущество таких свечей в снижении нагрузки на единственный боковой электрод по сравнению с традиционной схемой и, соответственно, повышенный по сравнению с двухэлектродным аналогом срок службы.

Кроме того в двухэлектродной свече боковой электрод в силу ассиметричного расположения (по отношению к центральному электроду) экранирует часть пространства за собой. Из-за этого зона искрообразования получается также асимметричной по отношению к оси свечи. При многоэлектродной конструкции такого не происходит, и топливо сжигается эффективнее.

Основные недостатки многоэлектродных свечей – это достаточно высокая стоимость и большее время на восстановление (высыхание) после холодных пусков.

Форкамерные свечи зажигания

В форкамерных свечах пространство вокруг центрального электрода по форме напоминает сопло ракетного двигателя.

Форкамерная свеча зажигания

Высоковольтный разряд между электродами преобразуется в плазменный сгусток, который, благодаря геометрии межэлектродного пространства, вместе с продуктами сгорания «выстреливается» в цилиндры двигателя. Таким образом формируется объёмный поджиг топлива, который в отличие от традиционного (скорее точечного в этой терминологии) поджига, обеспечивает более эффективное и полное сгорание.

На практике форкамерные свечи показали действительно хорошие результаты при эксплуатации на высоких оборотах, а на пониженных оказались хуже традиционных. К тому же и стоят они дороже предыдущих классов. Поэтому использование форкамерных свечей в легковых автомобилях массового спроса ограничено как технически, так и экономически.

Правила подбора свечей зажигания

При подборе свечи к двигателю конкретной модели автомобиля, как правило, учитывают две характеристики:

Геометрические размеры;
Калильное число.

Определяющим в геометрических размерах является размер резьбового соединения и его длина.

Если с резьбовым соединением всё понятно (нештатная резьба просто не подойдет), то длина свечи обязательно должна соответствовать указанной производителем, иначе она может «встретиться» с поршнем!

Что такое калильное число и калильное зажигание?

Чтобы понять, насколько важно использовать свечи зажигания с правильным калильным числом, нужно разобраться в сути процессов происходящих в камере сгорания двигателя. Начнем с терминов.

Дело в том, что во время работы поверхность свечи разогревается до высокой температуры: 600 – 800 °С. При такой температуре масло, попадающее на её корпус, практически полностью выгорает (происходит самоочищение электродов). Однако, в сочетании с высоким давлением в камере сгорания раскалённая часть свечи является источником для самовоспламенения топливовоздушной смеси без образования искры.

Производители добиваются баланса теплообмена между камерой сгорания, свечой зажигания, головкой блока цилиндров и внешней средой путём подбора материалов с подходящими характеристиками.

Для высокооборотистых двигателей с высокой степенью сжатия свеча должна обеспечивать лучшую передачу тепла, чем в менее нагруженных. Калильное число при этом должно быть высоким, а сами свечи по этому признаку называют холодными.

Напротив, для низкооборотистых двигателей с низкой степенью сжатия для рабочей температуры, при которой происходит процесс самоочищения, калильное число должно быть низким. Такие свечи называют горячими.

Важность правильного подбора калильного числа трудно переоценить:

Современное двигателестроение развивается в направлении увеличения удельной мощности, повышения степени сжатия, использования систем наддува. Соответственно, требования к калильному числу сдвигаются в сторону использования всё более холодных свечей.

Но важна не только эта тенденция: с учетом того, что реальная эксплуатация двигателей происходит в широком диапазоне режимов нагружения, всё более востребованы свечи с расширенным диапазоном калильных чисел.

В России калильное число количественно определяется как усредненное давление, при котором возникает калильное зажигание и выражается в условных единицах.

Маркировка на современных свечах зажигания, обозначающая калильное число, у отечественных производителей отличается от зарубежных аналогов. Так у нас общепринятым считается следующий ряд калильных чисел:

Существуют также и унифицированные свечи зажигания с калильным числом от 11 до 20, но они менее распространены.

Таблица взаимозаменяемости свечей зажигания, выпускаемых разными производителями

Россия
Beru
Bosch
Brisk
Champion
NGK
Nippon Denso

А11, А11-1, А11-3
14-9A
W9A
N19
L86
B4H
W14F

А11Р
14R-9A
WR9A
NR19
RL86
BR4H
W14FR

А14В, А14В-2
14-8B
W8B
N17Y
L92Y
BP5H
W16FP

А14ВМ
14-8BU
W8BC
N17YC
L92YC
BP5HS
W16FP-U

А14ВР
14R-7B
WR8B
NR17Y

BPR5H
W14FPR

А14Д
14-8C
W8C
L17
N5
B5EB
W17E

А14ДВ
14-8D
W8D
L17Y
N11Y
BP5E
W16EX

А14ДВР
14R-8D
WR8D
LR17Y
NR11Y
BPR5E
W16EXR

А14ДВРМ
14R-8DU
WR8DC
LR17YC
RN11YC
BPR5E
W16EXR-U

А17В
14-7B
W7B
N15Y
L87Y
BPR5ES
W20FP

А17Д
14-7C
W7C
L15
N4
BP6H
W20EA

А17ДВ, А17ДВ-1, А17ДВ-10
14-7D
W7D
L15Y
N9Y
B6EM
W20EP

А17ДВМ
14-7DU
W7DC
L15YC
N9YC
BP6E
W20EP-U

А17ДВР
14R-7D
WR7D
LR15Y
RN9Y
BP6ES
W20EXR

А17ДВРМ
14R-7DU
WR7DC
LR15YC
ТRN9YC
BPR6ES
W20EPR-U

АУ17ДВРМ
14FR-7DU
FR7DCU
DR15YC
RC9YC
BCPR6ES
Q20PR-U

А20Д, А20Д-1
14-6C
W6C
L14
N3
B7E
W22ES

А23-2
14-5A
W5A
N12
L82
B8H
W24FS

А23В
14-5B
W5B
N12Y
L82Y
BP8H
W24FP

А23ДМ
14-5CU
W5CC
L82C
N3C
B8ES
W24ES-U

А23ДВМ
14-5DU
W5DC
L12YC
N6YC
BP8ES
W24EP-U

Следует помнить, что для каждого двигателя необходимо использовать свечи только того типа, которые рекомендует производитель автомобиля. Устройства другого типа нарушают работу мотора, образуя нагар, замасливая и перегревая изоляторы свечей.

Когда нужно осуществить подбор свечей зажигания по марке автомобиля, прежде всего, обращаются к инструкции по эксплуатации. Некоторые автопроизводители указывают не только геометрические параметры и калильное число, но и список допустимых аналогов.

Если автомобилю много лет, отсутствует инструкция по эксплуатации или нет данных о «родных» свечах, рекомендуем выкрутить из двигателя любую из них и переписать с неё все читаемые параметры. Производители свечей обычно указывают не только их характеристики, но и применяемость в различных марках автомобилей.

Рейтинг производителей свечей зажигания

Рейтинг производителей свечей зажигания на российском рынке давно устоялся. Первые позиции неизменно занимают 5 компаний с мировым именем:

Как часто нужно менять свечи зажигания в автомобиле?

Свечи зажигания в номенклатуре запчастей относятся к расходным материалам. Это и понятно: их ресурс ограничивается производителем и находится в диапазоне от 15-30 тыс. километров (для стандартных никелевых свечей) до 100 и более тысяч (для иридиевых свечей).

Рекомендованное автопроизводителем использование дорогих свечей с более высокими показателями долговечности иногда обусловлено конструкцией автомобиля: для их замены необходимо совершить достаточно трудоёмкие операции, требующие к тому же квалификации (например, оппозитные двигатели Subaru или двигатель Chevrolet Captiva).

В модельном ряде Opel и Ford бензиновые двигатели особенно чувствительны к длительным пропускам зажигания при выходе из строя хотя бы одной свечи, что может привести к поломке дорогостоящего блока зажигания. Поэтому интервал их замены в таких моделях не должен превышать более 20–30 тыс. км.

На двигателях, использующих в качестве топлива природный газ, интервал замены сокращается до 10 тыс. км пробега: температура сгорания газа выше и свечи зажигания подвергаются большим температурным нагрузкам, чем в бензиновых двигателях.

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.

Видео: всё что нужно знать о свечах зажигания

Источник: unit-car.com

Рубрики: разное

Оставить комментарий

Вы должны быть авторизованы, чтобы разместить комментарий.