Как работает свеча зажигания

Принцип работы свечей зажигания

Каждый водитель знает, что состояние свечей зажигания влияет на работу двигатель автомобиля. О свечах необходимо знать все (цвет налета, зазоры, когда нужно их менять и многой другой информации).

Во время работы свечей на них воздействует несколько типов нагрузок:

• Электрические.
• Тепловые.
• Механические.
• Химические.

Тепловые нагрузки. Свечи устанавливаются таким образом, чтоб ее рабочая часть находилась в камере сгорания, а контактная – в подкапотном пространстве. Температура газов в камере сгорания может достигать 900°С, а в подкапотной части – до 150°С.

Тепловому напряжению и деформации способствует разная температура свечей из-за неравномерного нагрева в различных сечениях, которая отличается на сотни градусов.

Механические нагрузки. К тепловым нагрузкам на свечи еще добавляется вибрационная нагрузка из-за разного давления в цилиндре двигателя, которое на впуске ниже 50кгс/см², а при сгорании намного выше.

Химические нагрузки. Во время сгорания образовывается очень много химически активных веществ, которые вызывают окисление всех материалов, потому что рабочая температура электродов достигает 900°С.

Электрические нагрузки. Во время искрообразования изолятор свечи находится под воздействием импульса высокого напряжения, которое иногда достигает 20-25 кВ. в некоторых системах зажигания напряжение может создаваться намного больше, но пробивное напряжение искрового зазора его ограничивает.

Принцип работы свечей зажиганияСхема свечи зажигания

Определение состояние двигателя по нагару на свечах зажигания

Диагностика двигателя по свечам зажигания должна выполнятся на разогретом двигателе. Но для того, чтоб сделать это правильно необходимо пройти несколько этапов:

1. Установить новые свечи зажигания.
2. Проехать на них 150-200 км.
3. Выкручивать свечи и обратать внимание на цвет нагара, который расскажет, что работает неправильно.

На каждую поломку двигателя на свечах зажигания образовывается налет определенного цвета, по которому есть возможность определить недостаток в работе двигателя.

Маслянистый черный нагар

Маслянистый черный нагар образовывается в резьбовом соединении, при избыточном попадании масла в камеру сгорания, также он проявляется, при выходе дыма синего цвета из трубы в начале работы двигателя. Это происходит по нескольким причинам:

• Маслосъемные колпачки на поршне уже изношены.
• Износились поршневые кольца на клапане.
• Износились направляющие втулки клапана.

Благодаря этому нагару видно, что детали цилиндро-поршневой группы уже изношены, и для качественной работы двигателя их необходимо заменить.

Сухой черный нагар в виде сажи

Этот нагар называется «бархатистым». У него нет масляных подтеков. Он появляется из-за того, что в камеру сгорания попадает топливо-воздушная смесь, которая чрезмерно обогащена бензином. Этот нагар появляется при следующих неисправностях:

• Свечи зажигания работают не правильно. Это говорит о том, что не хватает энергии для получения искры необходимой мощности.
• При появлении такого нагара необходимо проверить компрессию в цилиндрах, потому что она очень низкая.
• При неправильной работе карбюратора на свечах всегда будет такой нагар, тогда рекомендовано произвести настройку либо замену карбюратора.
• В инжекторном двигателе это обозначает, что проблемы с регулятором давления топлива, он очень сильно обогащает воздушную смесь. Это также приводит к увеличению расход топлива.
• Также рекомендовано проверить воздушный фильтр двигателя, если он засорен, его пропускная способность существенно снижается, кислорода в камере сгорания не хватает, что не дает топливу сгорать полностью и этот нагар оседает на электроде свечи зажигания.

Такой нагар оседает на электроде свечи зажигания и не доходит до резьбового соединения.

Красный нагар на свечах зажигания

Таким цвета свечи зажигания становятся после использования различных присадок для топлива или масла. Сгорают химические добавки, которые залиты в большом количестве. При их постоянном использовании необходимо уменьшить их концентрацию и постоянно очищать электрод от нагара, потому что со временем слой нагара будет расти, а прохождение искры ухудшаться — работа двигателя будет нестабильной.

Как только начинает появляться красный нагар на свечах зажигания, его необходимо удалять, и рекомендовано произвести замену горючего, куда добавлялась присадка.

Белый нагар на свечах зажигания

Белый нагар появляется в разных проявлениях. Иногда у него глянцевая поверхность, потому что в ней присутствуют крупинки металла или оседают на электроде крупными белыми отложениями.

Глянцевый белый нагар

Этот цвет нагара очень опасный для двигателя. Это означает, что свечи зажигания не охлаждаются и при этом нагреваются поршни, из-за чего образовываются трещины в клапане. Причина проста – перегрев двигателя. Могут быть другие причины появления этого нагара:

• Бедная топливная смесь, которая поступает в камеру сгорания.
• Впускным коллектором подсасывается лишний воздух.
• Плохо настроенное зажигание — очень рано дает искру или идут пропуски.
• Неправильный выбор свечей зажигания.

При появлении белого нагара с крупинками металла, машину эксплуатировать не рекомендуется. Ее необходимо отвезти в сервисный центр или решить проблему самостоятельно.

Слабовыраженный белый нагар

При появлении белого нагара, который равномерно оседает на свечи зажигания, необходимо произвести замену топлива.

Состояние свечей зажигания по внешнему виду

Каждые 30-90 тыс. км пробега должна производиться замена свечей зажигания в зависимости от интенсивности и условий эксплуатация двигателя и типа установленных свечей.

Замена свечей зажигания раньше срока

Если при работе двигателя начали появляться сбои, тогда необходимо произвести замену свечей зажигания. По регламенту они должны служить до 30-90 тыс. км пробега, но практика показала, что после 15 тыс. км свечи могут потребовать замены.

На сокращение работы свечей, влияет качество топлива, ямы на дорогах, от продолжительности работы двигателя на холостом ходу и многие другие фактороы.

Неисправности свечей зажигания и их признаки

Работа двигателя должна бы равномерной, как на холостых оборотах, так и под нагрузкой, а звук при работе должен быть «как часы». Если двигатель запускается с трудом, начинает увеличиваться расход топлива, теряются обороты при нагрузке, появляется шум или вибрация – это все симптомы неисправности свечей зажигания. Чтоб не произошла полная остановка двигателя необходимо постоянно контролировать состояние свечей зажигания.

Как проверяются свечи зажигания

Как только свечи загрязняются или выходят из строя, двигатель начинает троить, работать с перебоями и давать усиленную вибрацию. Свечи загрязняются или выходят из строя по одной, потому заменой необходимо найти загрязненную свечу. Для этого существует несколько способов:

1. Самостоятельно проверить свечи зажигания.
2. Использовать стенд для проверки свечей зажигания.

Разновидности свечей зажигания, их выбор и производители

Существует множество компаний, которые выпускают автомобильные свечи зажигания. Самые популярные и качественные свечи – это Denso, Bosh, NGK и Champion (самая молодая компания).

Типы свечей зажигания:

• Биметаллические свечи с центральным электродом.
• Боковые свечи с биметаллическим электродом.
• Платиновые свечи зажигания рекомендованы для использования при тяжелой эксплуатации автомобиля.
• Иридиевые свечи зажигания снижают напряжение зажигания, дают быстрое воспламенение и обеспечивают защиту системы.

Последние два вида свечей самые надежные и по качеству превзошли все остальные свечи.

При выборе новых свечей зажигания нужно учитывать совместимость с конкретным двигателем. Свечи зажигания отличаются по размеру, резьбе, калильному числу и количеству электродов.

Сбой процесса сгорания

Иногда нормальный процесс сгорания нарушается, что влияет на надежность и срок эксплуатации свечи, а именно:

1. Пропуски воспламенения, которые возникают из-за обедненной горючей смеси или недостаточной энергии искры. Из-за этого на электродах и изоляторе увеличивается слой нагара.
2. Калильное зажигание. Перегретые участки поршня или свечи дают преждевременные или запаздывающие появление искры. Т.е. топливная смесь загорается от температуры, а нет от искры. Во время преждевременного калильного зажигания угол опережения увеличивается самопроизвольно, что дает высокую температуру и быстрый перегрев двигателя.Калильное зажигание повреждает выпускной клапан, поршень, поршневые кольца и прокладки головки блока цилиндра.
3. Детонация появляется из-за недостаточной детонационной стойкости топлива. Детонация образовывает сколы и трещины на электродах, поршнях и цилиндрах, после чего электорды плавятся и полностью выгорают.При детонации появляются металлический стук, теряется мощность, появляется вибрация и увеличивается расход топлива, а также появляется черный дым из выхлопной трубы.
4. Дизелинг. Бывает, что при выключенном зажигании на малых оборотах двигатель еще несколько секунд работает. Это происходит из-за того, что горючая смесь при сжатии самовоспламеняется.
5. Нагар на свече появляется, когда температура поверхности достигает 200°С и более. Когда свечи от нагара очищают, их работоспособность восстанавливается.

Свечи зажигания

Свеча зажигания – устройство, предназначенное для воспламенения топливной смеси, поступающей в камеры сгорания двигателя, в конце такта сжатия.

Свечи зажигания

— Принцип действия свечей зажигания

Электрический ток высокого напряжения (до 40.000 В) подаётся по высоковольтным проводам от катушки зажигания, через распределитель зажигания, к свече зажигания. Между центральным электродом свечи (плюс) и её боковым электродом (минус) возникает искровой разряд. От этой искры воспламеняется топливная смесь, находящаяся в камере сгорания двигателя в конце такта сжатия.

— Виды свечей зажигания

Свечи зажигания бывают искровые, дуговые, накаливания. Нас будут интересовать искровые, применяющиеся в бензиновых двигателях внутреннего сгорания.

— Расшифровка маркировки свечей зажигания отечественного производства

В качестве примера возьмём широко распространённую свечу А17ДВРМ.

А – резьба М 14 1,25

17 – калильное число

Д – длина резьбовой части 19 мм (с плоской посадочной поверхностью)

В – выступание теплового конуса изолятора свечи за торец резьбовой части корпуса

М – биметаллический центральный электрод

Также могут быть указаны – дата изготовления, производитель, страна изготовления.

Маркировка свечей зажигания импортного производства не имеет единой системы расшифровки. Что она означает для тех или иных свечей можно посмотреть на сайтах их производителей.

— Устройство свечи зажигания

Контактный наконечник

Служит для крепления высоковольтного провода на свече.

Изолятор

Выполнен из высокопрочной алюминиево-оксидной керамики, выдерживающей температуру до 1000 0 и электрический ток напряжением до 60.000 В. Необходим для электрической изоляции внутренних деталей свечи (центрального электрода и т. д.) от ее корпуса. То есть разделения «плюса» и «минуса». Имеет несколько кольцевых канавок в верхней части и покрытие из специальной глазури, служащих для предотвращения утечки тока. Часть изолятора со стороны камеры сгорания, выполненная в виде конуса называется тепловым конусом и может как выступать за пределы резьбовой части корпуса (горячая свеча), так и быть утопленным в него (холодная свеча).

Корпус свечи

Изготовлен из стали. Служит для вворачивания свечи в головку блока двигателя и отведения тепла от изолятора и электрода. Помимо этого он является проводником «массы» автомобиля к боковому электроду свечи.

Центральный электрод

Наконечник центрального электрода изготавливают из жаростойкого железо-никелевого сплава с сердечником из меди и других редкоземельных металлов (т. н. биметаллический электрод). Он проводит электрический ток для создания искры и является наиболее горячей частью свечи.

Боковой электрод

Изготавливается из жаропрочной стали с примесью марганца и никеля. На некоторых свечах может быть несколько боковых электродов для улучшения искрообразования. Так же существуют биметаллические боковые электроды (например, железо с медью) имеющие лучшую теплопроводность и увеличенный ресурс. Боковой электрод предназначен для обеспечения образования искры на свече зажигания между ним и центральным электродом. Выполняет роль «массы» (минуса).

Помехоподавительный резистор

Изготовлен из керамики. Служит для подавления радиопомех. Соединение резистора с центральным электродом герметизировано специальным герметиком. Имеется не на всех свечах зажигания. Например, А17ДВ его нет, А17ДВР есть.

Уплотнительное кольцо

Выполнено из металла. Служит для уплотнения соединения свечи с посадочным гнездом в головке блока. Присутствует на свечах с плоской контактной поверхностью. На свечах с конусной контактной поверхностью его нет. На модели показана свеча с плоской посадочной поверхностью и уплотнительным кольцом.

— Зазор между электродами свечи зажигания

Двигатель легкового автомобиля эффективно работает только при определенном зазоре между электродами свечей зажигания. Зазор в свечах зажигания должен соответствовать требованиям заводской инструкции по эксплуатации автомобиля. При меньшем зазоре искра между электродами получается короткой и слабой, сгорание топливной смеси ухудшается. При большем зазоре увеличивается напряжение, необходимое для пробивания воздушного промежутка между электродами свечи, и искры вообще может не быть или она будет, но очень слабая.

Измеряется зазор при помощи круглого щупа необходимого диаметра. Не рекомендуется применение плоского щупа, так как измерение зазора будет неточным. Объясняется это тем, что при работе свечи происходит перенос металла с одного электрода на другой. На одном электроде, со временем, образуется ямка, на другом бугорок. Поэтому для измерения зазоров подходят только круглые щупы.

Зазор между электродами свечи зажигания регулируют только подгибанием бокового электрода.

С наступлением зимы, для снижения пробивного напряжения нормальный зазор можно уменьшить на 0,1 – 0,2 мм. При прокрутке двигателя стартером в мороз, двигатель быстрее будет схватывать.

— Калильное число

Тепловая характеристика свечи зажигания (способность противостоять нагреву) называется калильным числом. Для каждого типа двигателя требуется свеча зажигания с определенным калильным числом. Свечи делятся на холодные (с высоким калильным числом) и горячие (с низким калильным числом).

Калильное число определяется материалом изолятора и длиной его нижней части (у горячих свечей он более длинный). Отечественные свечи имеют показатели калильного числа от 11 до 23, зарубежные индивидуально у каждого производителя.

При неправильно подобранных свечах зажигания возможно калильное зажигание, когда топливная смесь в цилиндрах поджигается преждевременно не электрической искрой, возникающей между ее электродами, а от раскаленного корпуса свечи. Двигатель в этом случае звенит под нагрузкой (детонация, «пальцы стучат») как при неверно выставленном угле опережения зажигания, а также продолжает некоторое время работать при выключении зажигания. Необходимо заменить свечи на более холодные.

И, наоборот, наличие постоянно возникающих черных отложений (нагар) на электродах свечей, при заведомо исправном двигателе, говорит о том, что свечи зажигания холодные и их следует заменить на более горячие.

Правильно подобранные свечи должны иметь светло-коричневый цвет в нижней части, так как температурный режим такой свечи 600-800 0 . В этом случае свеча самоочищается, масло, попавшее на нее, выгорает, нагар не образуется. Если температура ниже 600 0 (например, при постоянном движении в городе), то свеча очень быстро покрывается нагаром, если выше 800 0 (при движении на мощностных режимах) возникает калильное зажигание. Поэтому стоит подбирать свечи для своего двигателя согласно рекомендациям его завода-производителя.

— Проверка свечей зажигания

Выкрутите свечи и осмотрите их центральные электроды. Если они черные — топливная смесь переобогащается, если они светлые (светло-серые) — топливная смесь обеднена.

Дефекты свечей зажигания

Свеча зажигания. Принцип действия, режим работы

Принцип действия

Давайте представим, что происходит при исправной свече зажигания. Искрообразование происходит благодаря высокому импульсному напряжению, передаваемому от катушки (модуля) зажигания по броне проводу на центральный электрод свечи (сердечник). Эта искра воспламеняет сжатую в камере сгорания топливовоздушную смесь. Создаваемый разряд чрезвычайно короткой длительности (1/1000 секунды). Диапазон подаваемого напряжения варьируется от 4 тыс. до 28 тыс. вольт. Большой зазор, работа мотора «в натяг», состояние компрессии оказывают влияние на величину напряжения искрообразования между электродами.
Основная роль свечи зажигания заключается в формировании сильной искры в точно заданный момент времени.

Воспламенение

Процесс воспламенения происходит от частиц топлива располагаемых между электродами при создании искры. В результате химической реакции (окисления) и формирования искры образуется тепловая реакция, переходящая в пламя. Это тепло активизирует окружающую топливовоздушную смесь, распространяя горение по всей камере сгорания. В случае образования слабой искры происходит недостаточное формирование пламени и выработки тепла, пламя гаснет и прекращает горение. При увеличенном зазоре для формирования искрового разряда требуется подача большего количества напряжения, что может достичь пределов производительности катушки зажигания, снизив производительность свечи (воспламенителя).

Для определения момента времени возникновения искрового разряда поршень выставляют в верхнюю точку такта сжатия топливовоздушной смеси и устанавливают зажигание с небольшим опережением. Если воспламенить смесь раньше определённого времени, давление вырастет до прохождения поршнем цикла сжатия, потеряется мощь мотора, при продолжительной работе произойдёт повреждение двигателя, детонация — момент, когда искра проскакивает до достижения поршнем верхней точки, где пик давления рабочей смеси в такте сжатия не создан, что приводит к нестабильной работе двигателя. Время образования искрового разряда на свечах определяется компьютером или катушкой зажигания.

Рисунок 1. Изменение напряжения разряда

1. увеличение напряжение
2. искрообразование
3. ёмкостная искра
4. индукционная искра
5. одна миллисекунда
6. график напряжения, T — график времени

Переход первичного напряжения в точке «а» в возрастание вторичного (1).
В точке «b» происходит частичное повышение напряжения, достаточное для формирования разряда и возникновения искры (2).
В промежутке «b» и «c» устанавливается ёмкость искры. В начале момента разряда искра генерируется электрической энергией, накопленной во вторичном контуре. Ток большой, длительность короткая (3).
Между «с» и «d» происходит индукционная искра (4). Искра порождается электромагнитной энергией катушки. Ток мал, но больше длительность. Промежуток времени с точки «с» продолжается в течение примерно 1 миллисекунды (5), в точке «d» разряд заканчивается.

Режимы работы

На выбор типа и модели свечи оказывают влияние различные обстоятельства, такие как техническое состояние двигателя, условия передвижения, манера вождения. Например, при монотонном движении в течение длительного времени с обычными свечами будет происходить перегрев корпуса свечи и электродов. Поэтому важно выбирать свечи соответственно режиму эксплуатации.

Далее описаны факторы, влияющие на стабильность и безотказность свечей.

Зазор свечи зажигания. Напряжение разряда повышается пропорционально зазору свечи. В процессе работы зазор свечи увеличивается, сердечник изнашивается, поэтому требуется высокое напряжение, что неизбежно приводит к пропускам зажигания.

Форма электрода. Искровой разряд легче проскакивает на угловых, острых частях электрода. Старые свечи с закругленными электродами хуже подвержены искрообразованию и более вероятны осечки.

Степень сжатия. Напряжение разряда поднимается пропорционально степени сжатия. Сжатие выше при низкой скорости и повышенной нагрузке на двигатель.

Температура топливовоздушной смеси. Напряжение разряда снижается при повышении температуры топливовоздушной смеси. Чем ниже температура двигателя, тем больше должно быть напряжение, так что пропуски зажигания чаще проявляются при холодных погодных условиях.

Температура электрода. Напряжение разряда снижается при повышении температуры электрода. Температура возрастает пропорционально частоте вращения двигателя. Пропуски зажигания чаще проявляются при низкой скорости передвижения.

Влажность. При повышении влажности температура электрода уменьшается, поэтому требуется большее напряжение разряда.

Соотношение топлива и воздуха. Напряжение разряда зависит от объёма топливовоздушной смеси, чем меньше объём, тем больше требуется напряжение. Если объём топливовоздушной смеси уменьшится вследствие неисправности топливной системы возможно появление пропусков зажигания.

Степень нагрева свечи (калильное число). Тепло, передаваемое электродам воспламенителя в результате сгорания топлива, рассредотачивается по пути, показанному на рисунке 2.

Рисунок 2. Распределение тепла свечи зажигания при сгорании топлива

• охлаждающая жидкость
• охлаждение при подаче топливовоздушной смеси через впускной клапан

Степень, при которой происходит рассеивание тепла, получаемого свечой, называется степень нагрева (рисунок 3). Свечи с высокой степенью рассеивания тепла называют «холодными», с низкой степенью рассеивания тепла называют «горячими». Это, в значительной степени, определяется температурой газа внутри камеры сгорания и конструкцией свечи.

Рисунок 3. Степень нагрева свечи

• «Холодные» свечи
• «Горячие» свечи
• Газовый карман

У «холодных» свечей длинный металлический цоколь и больше площадь охлаждаемой поверхности, подверженной влиянию пламени и газа. Хорошее рассеивание тепла. У свечей с низкой степенью рассеивания короткий цоколь и невелика площадь охлаждаемой поверхности.

Влияние скорости передвижения на степень нагрева свечи

Зависимость между температурой воспламенителя и скоростью транспортного средства выражена графиком на рисунке 4. Существуют ограничения по температуре,при достижении которой свечи не должны эксплуатироваться: наименьшее значение температуры самоочищения и верхнее значение капильного зажигания. Хорошая работа обеспечивается при нагреве центрального электрода от 500 °С до 950 °С.

Рисунок 4. Влияние скорости передвижения на степень нагрева свечи

• Температура самоочищения свечи
• Температура образования калильного зажигания
• Низкая степень нагрева свечи
• Нормальная работа свечи
• Высокая степень нагрева свечи

S — Скорость транспортного средства
T — Температура свечи

Температура самоочищения свечи

Когда температура сердечника составляет 500 °С или ниже в процессе воспламенения и сгорания топливовоздушной смеси происходит выделение свободного углерода, топливо полностью не сгорает и осаждается на поверхности изолятора и металлического цоколя, создавая «мостики» из нагара между изолятором и корпусом. Происходят утечки электричества, неполное искрообразование, вызывая сбои зажигания. Температура в 500 °С называется температурой самоочистки свечи, так как при более высоких температурах углерод сгорает полностью.

Температура образования калильного зажигания

При нагреве сердечника выше 950 °С происходит калильное зажигание. Это означает, что электрод выступает в качестве источника тепла и воспламенение топлива происходит без искры. Таким образом, падает мощность двигателя, что приводит к повышенному износу электродов и повреждению изолятора.

Степень нагрева

Свечи с низкой степенью рассеивания тепла оборудованы сердечником, температура которого поддерживается даже при низкой скорости передвижения. Поэтому они легко достигают температуры самоочистки не позволяя углероду осаждаться на изоляторе.

С другой стороны, центральный электрод с высокой степенью нагрева не поддается легкому нагреву, что не позволяет им достичь температуры калильного зажигания даже при высокой скорости и повышенной нагрузке. Этот тип свечи применяется на скоростных и мощных моторах. Выбор свечи с соответствующим диапазоном нагрева должен основываться на характеристиках двигателя и условиях эксплуатации.

Степень нагрева свечи зависит от сезона использования

Когда температура воздуха летом высокая, температура воздуха на входе выше, что увеличивает нагрузку на двигатель. В такое время, лучше выбрать свечи с более высоким диапазоном нагрева.

Большая мощность двигателя требует установку свечей с более высоким диапазоном нагрева.
Если мощность была увеличена за счет тюнинга произойдёт повышение температуры в цилиндре, предвестнику калильного зажигания. Во избежание подобного повышайте калильное число и уровень теплостойкости.

Подведём итог

Калильное число означает соответствие свечи условиям нормальной работы. Температура топливной смеси при сгорании превышает 1 800 — 2 000°С. Если свеча правильно подобрана к определённому типу двигателя, то процесс воспламенения топливной смеси будет оптимальным для сгорания топлива и сжигания образованных отложений:
не произойдёт перегрев свечи и преждевременное воспламенение, называемое зажиганием калильным, когда микс воздуха и топлива воспламеняется от воспламененных поверхностей камеры сгорания (электроды свечи, выпускной клапан, толстый нагар);
не произойдет детонации, специфичного постукивания, проявляющегося при функционировании на низко октановом топливе с возрастанием нагрузки на мотор, когда часть смеси сгорает быстрее обычного, образуя ударную волну в камере сгорания.

При оптимальном функционировании всех составляющих мотора нижняя часть свечи нагревается до 600 градусов, происходит выгорание масла и излишков топлива, попадающих на электроды, производя процедуру самоочищения. При несоответствии калильного числа характеристикам эксплуатации, отложения на элементах цилиндра происходят активнее, чем выгорают.

Не зря производители авто рекомендуют свечи для конкретных условий работы. Оболочки свечей одинаковы снаружи, диапазоны нагрева (калильное число) отличаются.

Однако возможны ситуации применения отличного от рекомендованного калильного числа. Увеличение числа сожжет нагар в изношенном моторе, работающем большую часть времени на холостом ходу, или автомобиле, используемом для коротких отрезков. При отсутствии проблем с нагаром двигателя горячие свечи противопоказаны, возникает риск преждевременного воспламенения, детонации.

Особые авто (гоночные, работающие на повышенных нагрузках, высоких оборотах длительное время) предпочитают «холодные» свечи, минимум вероятности проявления калильного зажигания. Холостой ход и малая скорость приведут болиды к образованию отложений на поршневой группе.

На сегодняшний день многие производители выпускают свечи с расширенным интервалом нагрева, внедряя сердечник из меди или платины. Медь — отличный проводник тепла, позволяет изолятору выдерживать повышенный нагрев, сжигая загрязняющие отложения до состояния калильного зажигания. Платина также отлично отводит тепло от сердечника.

Полезная информация

А Вы знаете, что на свечах зажигания больше всего иридия, чем где-либо! Иридиевый сплав наносят на центральный электрод лазерной сваркой для снижения электрической эрозии.

Разновидности свечей зажигания и принцип их работы

Свечи зажигания вызывают воспламенение топливно-воздушной смеси в цилиндрах бензиновых двигателей. Существуют разные виды этих деталей, они отличаются ресурсом и эксплуатационными характеристиками. От правильности выбора зависит ряд параметров: расход горючего, КПД, мощность двигателя и т.д.

Характеристики и принцип работы свечей зажигания

В момент, когда поршень подходит к верхней точке, на электроды подается напряжение в несколько киловольт. Это вызывает появление искры (плазменного разряда) с последующим воспламенением топливно-воздушной смеси.

В современных автомобилях используется электронное зажигание с бесконтактным распределителем. Импульс подается по сигналу от датчика Холла.

• калильное число;
• расстояние между электродами;
• диаметр и длина резьбы;
• тепловая характеристика;
• ресурс.

Кроме того, имеются различия по типу головки под ключ.

Материалы изготовления

Электроды свечей бывают:

1. Никелевыми.
2. Биметаллическими. Состоят из никелевой оболочки и медного сердечника, улучшающего теплоотвод.
3. Платиновыми или иридиевыми.

Встречаются и комбинированные варианты.

Устройство свечей

В конструкцию изделия входят:

1. Керамический изолятор.
2. Металлический стакан с резьбой (юбки).
3. Электроды — 2 или более. Центральный пронизывает изолятор и заканчивается контактом для подсоединения провода.
4. Помехоподавляющий резистор (некоторые модели).

Реже встречаются лазерные версии, не имеющие электродов. Топливо поджигается концентрированным световым пучком.

Разновидности и маркировка

Классификация свечей для авто по строению:

1. Классические. Имеются центральный и 1 боковой контакты.
2. Многоэлектродные. Бывают трех- и четырехконтактными. Разряд в плазме возникает между центральным и тем из боковых электродов, на котором меньше нагара.

По назначению свечи делятся:

• на традиционные;
• факельные (форкамерные).

Вторые работают в двигателях особой конструкции, у которых в цилиндрах имеется небольшой отсек для поджига подаваемой туда отдельным образом обогащенной топливной смеси. Технология не получила широкого распространения.

Параметры свечи закодированы в буквенно-цифровом обозначении (маркировке). Расшифровка зависит от производителя. У отечественных моделей первая литера соответствует диаметру резьбы. Например, А означает 14 мм.

Далее указывается калильное число. Последующие буквы содержат информацию о материале электродов, величине искрового промежутка и т.д.

Зарубежные производители применяют разные принципы маркировки. Расшифровать код можно по каталожному номеру изделия.

Отличие стандартной иридиевой и платиновой свечей

Применение стойких к агрессивным факторам драгметаллов позволило уменьшить диаметр электрода с 2,5 до 0,4 мм. Острый контакт продуцирует более яркую искру, лучше поджигающую горючее. Кроме того, платиновые и иридиевые свечи обладают увеличенным ресурсом.

Срок службы

Длительность эксплуатации определяется пробегом:

1. Никелевые с медным сердечником — 20-30 тыс. км, с электродами уменьшенного размера (улучшенное искрообразование) — 10-15 (тыс. км).
2. С напылением из платины и иридия. Выдерживают до 60 тыс. км.
3. С напайкой из драгметалла. Рассчитаны на 60-100 тыс. км.

Комбинированные версии с иридиевым центральным электродом и никелевыми боковыми по сроку службы эквивалентны первой группе.

Неисправности и поломки свечей зажигания

Деталь выходит из строя по следующим причинам:

1. Электроды обросли нагаром. В худшем случае между ними возникает токопроводящая перемычка из сажи. Наиболее распространенные причины: не отрегулирована система питания либо неправильно выставлен угол опережения зажигания.
2. Увеличен искровой промежуток.
3. Контакты изношены (появились скругления).

Неисправные свечи рекомендуется заменить.

Лучшие свечи зажигания

Ниже приведены модели, получившие наивысшую оценку пользователей.

Denso PK20PR P8

Долговечные японские двухконтактные свечи с наконечником из платинового сплава на электродах. Материал с повышенной износоустойчивостью — собственная разработка компании. Ресурс составляет 100 тыс. км.

Bosch WR7DP

Немецкие изделия с центральным электродом, утопленным в изолятор. При таком исполнении он меньше изнашивается. Кроме того, увеличению ресурса до 55-60 тыс. км способствует платиновое напыление.

Champion RN9YCC4

У этой модели классическая 2-контактная конструкция, но оба электрода выполнены из меди. Они хорошо отводят тепло, чем уменьшают риск калийного зажигания и продлевают ресурс детали.

Brisk Premium LOR15LGS

5-электродная свеча. Центральный контакт с иридиевой напайкой, боковые — иттриевый сплав поверх медного сердечника. Массовые электроды ниже анодного, что обуславливает длинную искру и, как следствие, хорошее воспламенение.

Недостаток: устроенная таким образом свеча будет плохо работать при низком напряжении. В дождливую погоду при включенных фарах и дворниках, когда есть утечка заряда из-за обилия влаги, она плохо влияет на экономичность и другие показатели двигателя.

Beru Ultra X 79

Особенность этой немецкой модели заключается в разных искровых промежутках. 2 боковых электрода отстоят от центрального на 0,8 мм, другая пара — на 1,2 мм. Этим обеспечивается хорошая работа при любом качестве топлива.

Bosch FR7DCX

Изделие с 2 электродами. Для улучшения функционирования оснащено помехоподавляющим резистором.

Beru Z193

Центральный электрод этой 2-контактной модели состоит из 2 частей. Когда на одной накапливается нагар, начинает работать вторая.

Denso K20TXR

Трехконтактные свечи с никелевыми элементами. Хороший теплоотвод обеспечивает высокое калильное число (20).

NGK BKR6EK 2288

Трехэлектродные изделия. Улучшенные характеристики обусловлены закруглением на боковых контактах и V-образной выточкой на центральном.

Bosch Platinum WR7DP

Улучшенная разновидность версии, представленной выше. Вместо напыления на контактах имеется платиновая напайка. Это позволило уменьшить их размер и увеличить ресурс изделия.

Какие свечи стоит выбрать

Подбор изделий в первую очередь осуществляют по калильному числу. Оно должно соответствовать заявленному в автомобильном руководстве.

Многоэлектродная конструкция предпочтительней традиционной из-за следующих преимуществ:

1. Служит дольше.
2. Не имеет преграды между искрой и топливом.
3. Отличается высокой надежностью.

В новый двигатель при условии использования качественного топлива целесообразно установить свечи с контактами из драгметаллов. Особенно если доступ к ним затруднен.

Советы специалистов

Рекомендуемый межэлектродный зазор — на 0,1 мм меньше указанного в характеристиках машины.

При эксплуатации двигателя в форсированном режиме во избежание накаливания контактов целесообразно подобрать т.н. холодные свечи.

Нельзя очищать от нагара электроды с покрытием из драгметаллов. Двигатель эксплуатируют некоторое время на обедненной смеси, в результате чего копоть удаляется за счет самоочистки.

Никель, иридий, платина? Выбираем свечи зажигания

На первый взгляд, выбор свечей зажигания прост: открываем инструкцию к машине, находим нужную маркировку, покупаем. Всё усложняется, когда рекомендованных вариантов несколько. Да и производители свечей регулярно что-то усовершенствуют, разрабатывают и выпускают новые модели. И выбор становится не таким уж простым. Посмотрим, какие свечи зажигания есть на рынке и в чём их отличия.

Устройство свечи зажигания

Чтобы понять, чем свечи отличаются друг от друга, нужно разобраться в их устройстве.

Принципиально конструкция свечи зажигания не меняется уже много лет. Внутри металлического корпуса проходит центральный электрод (проводник), отделённый керамическим изолятором. На верхний контактный вывод свечи подаётся ток, который, пройдя внутри по всей длине электрода, упирается в… тупик. Но рядом с ним есть ещё один электрод — заземляющий (боковой), соединённый с корпусом свечи. В воздушном промежутке между электродами возникает мощный (несколько тысяч вольт) электрический разряд — искра, которая и поджигает топливно-воздушную смесь в цилиндре двигателя.

Искровой зазор свечей

Расстояние между центральным и боковым электродами свечи — искровой зазор — напрямую влияет на работу двигателя. Больше зазор — длиннее искра, лучше сгорание смеси, выше мощность. Но чем шире зазор, тем сложнее создать в нём искру и тем выше риск, что электричество найдёт себе другой путь: пробьёт изолятор свечи, высоковольтный провод или катушку зажигания. Поэтому искровой зазор — это всегда компромисс, тщательно рассчитанный инженерами.

В процессе эксплуатации электроды изнашиваются, и искровой зазор постепенно растёт, увеличивая нагрузку на катушки зажигания. Точно отрегулировать зазор вручную сложно: речь идёт о десятых долях миллиметра. Лучше просто менять свечи вовремя, не дожидаясь их сильного износа и поломок.

Холодные и горячие свечи. Калильное число

При работе свеча ощутимо нагревается (до 800–900 °C) — неудивительно, учитывая количество проходящих через неё вольт. С одной стороны, это хорошо: высокая температура помогает свече самостоятельно очищаться от нагара. Но это же порождает проблему для мотористов: если свеча чересчур раскалится, то смесь в цилиндре может зажечься не от искры, а от контакта с самой свечой. Такой эффект называют калильным зажиганием.

Калильное зажигание не сулит ничего хорошего. Его последствия схожи с детонацией (хотя это разные процессы): неконтролируемое воспламенение смеси ведет к росту температуры двигателя, падению мощности, повреждению деталей.

Старые карбюраторные двигатели при калильном зажигании могли работать, даже будучи выключенными — до тех пор, пока не остынут свечи или не кончится бензин. Этот необычный эффект ушёл в прошлое с появлением электронного впрыска топлива.

Теплостойкость свечей определяется калильным числом: в зависимости от него свечи делятся на холодные (меньше нагреваются при работе) и горячие (нагреваются сильнее). Степень нагрева свечи регулируют конструктивно — длиной изолятора.

К сожалению, не существует единой шкалы калильных чисел: каждый производитель обозначает их, как хочет. Причём у одних брендов меньшему числу соответствуют более холодные свечи, у других — более горячие. Настоящая путаница! Остаётся пользоваться сравнительными таблицами. Ниже приведены значения для свечей Denso, NGK и Bosch.

Как и искровой зазор, калильное число — это компромисс. Холодные свечи применяют в форсированных двигателях, которые часто крутят до отсечки (например, на гоночном треке). В таком режиме стойкость свечей к нагару не важна, а вот стабильная работа под нагрузкой — на первом месте. Горячие свечи нужны маломощным моторам, долго работающим вхолостую (автошколы, промышленность) — здесь требуется хорошая самоочистка свечей. Ну, а для обычных машин производители подбирают что-то среднее.

Иногда автомобилисты меняют свечи зажигания сезонно. На зиму ставят свечи чуть горячее рекомендованных — на них образуется меньше нагара, что упрощает запуск в мороз. А на лето — холоднее, они стабильнее при высоких нагрузках в жару. Нужна ли такая сезонная смена свечей — решать вам. Всё зависит от условий эксплуатации и капризности двигателя. Но инструкции к современным автомобилям такую практику обычно не поощряют.

Количество боковых электродов

Внешние особые приметы свечей — электроды, над ними производители колдуют постоянно. И над центральным, и над боковыми — последних может быть и несколько.

Многоэлектродные свечи понадобились, когда мотористы стали внедрять первые катушки зажигания и принцип холостой искры (например, в системе зажигания Toyota DIS-2 в конце 90-х), где искрообразование происходит в два раза чаще. А значит, в два раза выше и износ электродов. Чтобы компенсировать это, свечам добавили второй боковой электрод: искра каждый раз проскакивает к менее изношенному. Сегодня встречаются свечи и с тремя-четырьмя электродами.

Вопреки расхожему мнению, несколько боковых электродов не улучшают искрообразование и сгорание смеси, зато могут увеличивать ресурс свечей зажигания на некоторых моторах. Если автопроизводитель рекомендует многоэлектродные свечи, значит того требует примененная система зажигания, и нужно использовать именно их.

Толщина центрального электрода

В современных системах зажигания с отдельной катушкой для каждой свечи важнее не количество боковых электродов, а толщина центрального. Лабораторные тесты наглядно показывают: чем тоньше центральный электрод, тем лучше работает свеча. Улучшается искрообразование, эффективнее сгорает смесь, уменьшается расход топлива и вредные выбросы. Свечи с тонкими электродами лучше самоочищаются от нагара и менее чувствительны к увеличению искрового зазора в процессе износа.

Чем тоньше центральный электрод, тем эффективнее работает свеча.

Стандартный материал центрального электрода свечи — сплав никеля и хрома, такие свечи называют никелевыми. Производители экспериментируют и с другими металлами (медью, серебром, иттрием), добавляя их в сплав, чтобы улучшить характеристики свечей. Но толщина электрода никелевых свечей остаётся большой — около 2,5 мм. Сделать его тоньше нельзя — тепловая эрозия быстро «съест» электрод, существенно сократив и так небольшой ресурс никелевой свечи. Решением стали электроды из тугоплавких драгоценных металлов.

«Драгоценные» свечи. Иридий и платина

Электроды из редкоземельных драгметаллов — платины и иридия — получаются в пять раз тоньше никелевых. И в пять раз надёжнее: обычные свечи служат примерно 20 тысяч км, а «драгоценные» — около 100 тысяч. Правда, и стоимость таких свечей выше в 4–5 раз, зато вы существенно сэкономите на работе по их замене.

Платина стала первым редкоземельным металлом, массово применённым в свечах зажигания. Платиновые наплавки на центральном и боковом электродах заметно уменьшили износ электродов и увеличили ресурс свечи. Толщину электрода платиновой свечи удалось уменьшить до 1,1 мм, что заметно снизило необходимое для искры напряжение, а значит и нагрузку на катушки зажигания.

Иридиевые свечи — более современная разработка. Диаметр центрального электрода из иридия довели до рекордных 0,4–0,6 мм, что обеспечило выдающиеся показатели сгорания смеси в цилиндре и увеличение КПД двигателя. Иридий почти на порядок превосходит никель в теплопроводности, что помогает снизить температуру электрода. Для современных машин большинство производителей рекомендуют именно иридиевые свечи.

Когда пора менять свечи зажигания

Свечи нужно менять своевременно, не дожидаясь их выхода из строя. Пропуски зажигания в любом из цилиндров не пройдут бесследно для каталитического нейтрализатора выхлопа, особенно если ехать на троящем двигателе до сервиса. А цена нейтрализатора несопоставима со стоимостью комплекта свечей.

Но даже когда свечи работают нормально, не забывайте про их искровой зазор, который со временем увеличивается. Вместе с ним возрастает и нагрузка на катушки зажигания, а эти детали тоже не из дешёвых. Многие автомобилисты и не задумываются, что между старыми свечами и «внезапно» умершей катушкой есть прямая связь.

Поэтому замена свечей зажигания должна выполняться согласно пробегу, указанному производителем, и не превышать их заявленный ресурс. Поправка на условия эксплуатации тоже не помешает. Вот лишь несколько факторов, сокращающих жизнь свечей зажигания:

• плохое топливо, большое количество железосодержащих присадок (особенно свинца и ферроцена);
• детонация;
• долгие прогревы двигателя;
• частая езда в пробках;
• постоянная езда «в отсечке»;
• перегрев двигателя;
• попадание в цилиндры масла или антифриза;
• слишком богатая или слишком бедная топливно-воздушная смесь.

Всего один пункт из этого списка способен сократить ресурс свечей зажигания на треть. Производители свечей в своих расчётах всегда исходят из нормальных условий работы и исправности двигателя. Будьте готовы, что в реальной жизни обычные никелевые свечи придётся менять каждые 15–20 тысяч км, а иридиевые или платиновые — каждые 50–70 тысяч. И, разумеется, всегда меняйте все свечи разом.

Правильный подбор

Геометрия стандартной свечи: 14-19-16. 14 мм — диаметр резьбовой части, 19 мм — её длина, а 16 — размер верхней гайки, под которую подбирается свечной ключ. Бывают и менее распространённые варианты свечей с другими геометрическими размерами — всё зависит от посадочного места в головке двигателя, предусмотренного инженерами. Важно, чтобы свечи точно соответствовали расчётной геометрии. Установка первой попавшейся свечи может закончиться повреждением поршня двигателя и капитальным ремонтом.

Но подобрать свечи лишь по размерам резьбы невозможно, ведь нужно учесть ещё много характеристик: искровой зазор, калильное число, материал электродов и их количество… Поэтому свечи подбирают по специальным каталогам производителей: Denso, NGK, Bosch. Или по OEM-номеру оригинальных свечей: для этого нужно найти свечу зажигания (spark plug) на схемах узлов автомобиля.

На чьи рекомендации ориентироваться: производителя машины или свечей? В идеале они должны совпадать, но иногда встречаются расхождения. Пожалуй, приоритет стоит отдать свечным брендам — они лучше знают особенности своей продукции и регулярно выпускают новые модели, которых могло ещё не быть при начале производства вашей машины.

Но ключевые требования автопроизводителя нельзя игнорировать. Например, если в инструкции к машине указаны только иридиевые или платиновые свечи, нельзя ставить обычные никелевые, пусть и подходящие по геометрическим параметрам. Ведь катушки и вся система зажигания не рассчитаны на большее напряжение, необходимое свечам с толстым электродом, и подобная экономия рано или поздно выйдет боком. То же самое с количеством электродов. Если инженеры предусмотрели многоэлектродные свечи, значит на то были причины — именно такие свечи зажигания и нужно купить. Подходите к выбору свечей с умом, и за здравие двигателя не придётся ставить свечку.