Свеча зажигания

Правила подбора свечей зажигания

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

1. Геометрические размеры;
2. 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

• Калильное число – это такой условный тепловой эквивалент, который указывает на предельно допустимую температурную нагрузку свечи зажигания, выше которой в цилиндре двигателя появляется калильное зажигание.
• Калильное зажигание – это неконтролируемый процесс хаотического воспламенения рабочей смеси от раскалённой свечи зажигания без образования искры.

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:

• При установке горячих свечей в высоконагруженный двигатель велика вероятность их перегрева до температур выше 1000 °С, последующего оплавления и попадания в камеру сгорания.
• При установке холодных свечей в низкооборотистые двигатели рабочая поверхность до оптимальной температуры не разогревается и не происходит процесса их самоочищения.

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:

• 11-14 – горячие свечи;
• 17-19 – средние свечи;
• 20 и более – холодные свечи.

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

Какое воздействие на работу двигателя оказывает неправильный подбор свечи

Неправильный выбор свечей зажигания ведёт к повышенному износу и выходу из строя двигателя. Например, установка горячих свечей на работающий под нагрузками мотор приводит к появлению калильного зажигания. Топливо воспламеняется раньше, чем проскакивает искра. Раннее воспламенение обуславливает жёсткую работу двигателя, потерю мощности, повышение температуры отработавших газов и, как следствие, чревато прогоранием выхлопных коллекторов.

Установка холодной свечи на двигатель, работающий на небольших оборотах и с малой нагрузкой приводит к плохой самоочистке электродов от продуктов сгорания. Это ослабляет мощность искры, вызывая перебои в работе. Пропуск вспышек приводит к еще большей закоксованности запальных элементов. Саж и, прочие отложения осаждаются на деталях цилиндропоршневой группы, клапанах газораспределительного механизма (ГРМ), вызывают залегание колец. Потеря подвижности поршневых колец увеличивает расход масла, топлива, повышенный износ.

Что будет, если вовремя не менять свечи?

Конечно, если автомобилист не обращает внимания на состояние свечей зажигания, автомобиль не получит критических повреждений. Последствия проявятся позже. Самый частый исход такой ситуации – отказ мотора заводиться. Причина в том, что сама система зажигания может работать исправно, аккумулятор полностью заряжен, а свечи либо не дают достаточно мощной искры (например, из-за большого нагара), либо вообще ее не генерируют.

Чтобы предупредить это, нужно быть внимательным к косвенным признакам, указывающим на проблемы со свечами:

1. Мотор начал троить (дергается на холостом ходу или во время езды);
2. Двигатель стал плохо запускаться, свечи постоянно заливает;
3. Повысился расход топлива;
4. Более густой дым из выхлопной за счет плохо сгорающего топлива;
5. Машина стала менее динамичной.

Если водитель отличается удивительным спокойствием при наличии всех этих признаков, и продолжает эксплуатировать свое авто в прежнем режиме, скоро проявятся более серьезные последствия – вплоть до выхода из строя мотора.

Одним из самых неприятных последствий является частая детонация в цилиндрах (когда воздушно-топливная смесь не сгорает плавно, а резко взрывается).игнорирование четко выраженный металлический звук во время работы мотора приведет к появлению черного дыма из выхлопной трубы, что свидетельствует о поломке мотора.

Свечи зажигания для двигателей с прямым впрыском топлива

Удачные концепции свечей зажигания могут быть разработаны для двигателей с прямым впрыском топлива, с направлением струи топлива на днище поршня или в поток завихрения воздуха (работа в режиме послойного Распределения заряда смеси). В последних Разработках все шире используются процессы, в вторых топливо впрыскивается форсункой высокого давления во время такта всасыва­ли, что обеспечивает более ровную работу Двигателя.

Для двигателей с турбонаддувом с использованием отработавших газов основное внимание при разработке свечей зажигания уделяется напряжению зажигания, рабочей температуре и сроку службы (уменьшение износа). В качестве примера можно привести свечи с платиновым центральным электродом и двумя боковыми заземляющими электро­дами с резьбой диаметром 12 мм, которые, в отличие от их использования в процессах сгорания смеси с направленным впрыском струи, не требуют специальной юстировки в моторном отсеке

Положение искры

Положение искры определяется расположе­нием искрового промежутка относительно камеры сгорания. На современных двигате­лях (в особенности, оборудованных системами прямого впрыска топлива) положение искры оказывает значительное влияние на процесс сгорания топлива. Заметное улучшение дина­мики зажигания наблюдается при увеличении выступания свечи вглубь камеры сгорания. Процесс сгорания топлива может характе­ризоваться ровной или неровной работой двигателя, оцениваемой прямо по стабиль­ности частоты вращения коленчатого вала или косвенно, посредством статического анализа среднего значения индуцированного давления.

В то же время, поскольку боковой зазем­ляющий электрод свечи становится длиннее, достигаются более высокие температуры. Это, в свою очередь, влияет на износ и долговечность электродов. Требуемый ресурс свечи зажигания можно обеспечить посредством определенных конструктивных мер (удлинения корпуса свечи зажигания за пределы стенки камеры сгорания) или использования электродов из композитных или высокотемпературных материалов.

Маркировка и срок службы

На керамическом изоляторе каждой детали нанесена маркировка, позволяющая определить, подойдет ли она к данному мотору или нет. Вот пример одного из вариантов:

А – У 17 Д В Р М 10

Позиция в маркировке	Значение символа	Описание
1	Тип резьбы	А – резьба М14х1,25 М – резьба М18х1,5 Т – резьба М10х1
2	Опорная поверхность	К – коническая шайба – – плоская шайба с прокладкой
3	Конструкция	М – малогабаритная свеча У – уменьшенный шестигранник
4	Калильное число	2 – самая «горячая» 31 – самая «холодная»
5	Длина резьбовой части (мм.)	Н – 11 Д – 19 – – 12
6	Особенности теплового конуса	В – выступает из корпуса – – утоплен в корпус
7	Наличие стеклогерметика	Р – с резистором – – без резистора
8	Материал сердечника	М – медный – – стальной
9	Порядковый номер модернизации

Каждый производитель устанавливает свои сроки замены свечей зажигания. Например, стандартную одноэлектродную свечу нужно менять при пробеге не более 30 000 км. Этот фактор зависит также от показателя моточасов (как они высчитываются, рассказано на примере замены автомобильного масла). Более дорогие (платиновые и иридиевые) нужно менять не реже, чем через 90 000 км.

Срок службы СЗ зависит от характеристик материала, из которого они изготавливаются, а также от условий эксплуатации. Например, нагар на электродах может свидетельствовать о сбоях в топливной системе (подача чрезмерно обогащенной смеси), а белый налет говорит о несоответствии калильного числа свечи или о раннем зажигании.

Потребность в проверке свечей зажигания может возникнуть в следующих случаях:

• при резком нажатии на педаль акселератора мотор реагирует с заметным опозданием;
• затрудненный запуск двигателя (например, для этого нужно долго крутить стартером);
• понижение мощности мотора;
• значительное повышение расхода топлива;
• загорается check двигателя на приборной панели;
• усложненный запуск мотора на морозе;
• нестабильная работа на холостых оборотах (мотор «троит»).

Стоит заметить, что эти факторы свидетельствуют не только о неисправности свечей. Прежде чем приступать к их замене, следует посмотреть на их состояние. На фото показано, какой узел в двигателе требует внимания в каждом отдельном случае.

Как проверить, что свечи работают правильно

При некорректной работе силового агрегата в первую очередь необходимо обратить внимание на элементы, подлежащие плановой замене. Существует несколько способов проверить работоспособность свечей зажигания

Попеременное отключение питания

Многие автомобилисты по очереди снимают провода со свечей на уже работающем моторе. При нормальной работе этих элементов отключение высоковольтного провода сразу же отразится на работе мотора – он начнет дергаться (потому что один цилиндр перестал работать). Если снятие одного из проводов не отразилось на работе силового агрегата, значит, эта свеча не работает. При использовании данного метода можно повредить катушку зажигания (для долговечной работы она должна всегда разряжаться, а если ее снять со свечи, разряд не происходит, поэтому индивидуальную катушку может пробить).

Проверка «на искру»

Это менее вредный способ для катушки зажигания, особенно если она индивидуальная (входит в конструкцию надсвечника). Суть такого теста заключается в том, что свечу выкручивают на неработающем двигателе. На нее надевается высоковольтный провод. Далее свечу нужно прислонить резьбой к клапанной крышке.

Пробуем запустить мотор. Если свеча исправна, между электродами будет появляться четкая искра. Если она несущественная, то нужно поменять высоковольтный провод (может идти утечка из-за плохой изоляции).

Проверка тестером

Для выполнения этой процедуры потребуется искровой пьезоэлектрический пробник или тестер. Его можно купить в магазине автозапчастей. Мотор при этом заглушен. Вместо надсвечника высоковольтного провода на свечу надевается наконечник гибкого соединителя тестера. Подпружиненный щуп пробника сильно прижимается к корпусу клапанной крышки (масса мотора).

Далее несколько раз нажимается кнопка тестера. При этом должна загораться индикаторная лампочка, а на свече должен появляться треск искры. Если ни лампочка не загорается, то свеча нерабочая.

Что подходит для дизельного двигателя

Отличия свечей зажигания имеют дизельные двигатели – для них используются свечи накаливания. Они служат только для запуска привода в начальной стадии работы до момента предварительного нагрева двигателя. Время нагрева свечей накаливания бывает разным и составляет от 3 до 30 секунд. Большинство используемых в современных дизелях, после 3 до 5 секунд разогревается до температуры 900 градусов по Цельсию. Трудно определить пробег, после которого необходимо произвести их замену.

В старых автомобилях, о повреждении и необходимости замены, дадут о себе знать проблемы с запуском даже при положительных температурах. В новых конструкциях водителю облегчает задачу вездесущая электроника, которая сообщает о неисправности свечей. Механики рекомендуют производить замену свечей не реже, чем каждые 100 тысяч км, хотя, как показывает практика, во многих случаях они работают гораздо дольше.

Если свеча накаливания долгое время повреждена, на ней накапливается нагар и в результате могут возникнуть проблемы с извлечением свечи. Для этого может понадобиться демонтаж всей головки.

Требования к свече зажигания

Свеча зажигания должна удовлетворять боль­шому количеству разнообразных требований. Она подвергается циклическим воздействиям внутри камеры сгорания, а также факторам внешней среды.

При использовании электронных систем зажигания на свечи подается напряжение до 30 кВ. Эти высокие напряжения не должны вызывать пробой керамического изолятора. Эта изоляция должна быть обеспечена на про­тяжении всего срока службы и гарантирована при высоких температурах (до 1000 °С).

Свеча зажигания подвергается воздействию высоких давлений (до 100 бар), периодически возникающих в камере сгорания, которые не должны вызывать нарушений герметичности. Кроме того, материалы электродов свечи за­жигания должны обладать очень высокой тем­пературной и вибрационной стойкостью. Корпус свечи должен выдерживать большие моменты затяжки без каких-либо деформаций.

Между тем, та часть свечи зажигания, что входит в камеру сгорания, подвергается воз­действию высокотемпературных химических процессов, поэтому свеча должна обладать и свойством сопротивления агрессивным продуктам сгорания (сопротивление высо­котемпературной коррозии). Так как свеча подвергается быстрым изменениям температурных режимов (между горячими продуктами сгорания и холодной рабочей смесью), кера­мический изолятор должен обладать высоким сопротивлением тепловым нагрузкам (тепло­вому удару). Электроды и изолятор должны хо­рошо рассеивать тепло, что является важным условием надежной работы свечи.

Какие и для какого двигателя

При выборе следует особое внимание обращать виды свечей зажигания. Для бензиновых двигателей выбирают зажигания, а для дизельных двигателей — накаливания

Различают три типа электродов:

1.  стандартные,
2.  иридиевые,
3.  платиновые.

Стандартные разновидности свечей зажигания имеют вдвое меньшую прочность, чем иридиевые. Лучшими, но и одновременно самыми дорогими, в настоящее время доступными на рынке являются свечи, изготовленные из платины. По словам производителей, срок их службы определяется пробегом 100 000 километров. Следует также помнить, что от количества и формы электродов зависит их долговечность и характеристика работы двигателя. Поэтому, выбирая свечи для бензинового автомобиля, следует убедиться в том, какие требования имеет двигатель (одноэлектродная или многоэлектродная), а затем проверить, соответствует ли она критериям из каталога данного продукта или проконсультироваться с механиком.

Основные параметры

К основным параметрам, можно отнести:

•  Тепловое значение, которое определяет способность свечи к отводу тепла.
•  Диаметр резьбы, который чаще всего составляет: 18, 14, 12 или 10 мм. Стоит отметить, что в современных двигателях четкая тенденция к уменьшению диаметра резьбы, что связано с экономией места в цилиндре (потому что по сравнению со старыми конструкциями необходимо оставить место для дополнительных клапанов и топливной форсунки).
•  Длина резьбы стандартной свечи зажигания 19 или 26,5мм. Современные виды имеют резьбу намного длиннее. Это связано с тем, что современные головки из сплавов алюминия менее надежны, чем те, которые выполняются из чугуна. Большая толщина стенок отверстия головки снижает риск срыва резьбы.
•  Размер ключа связан в определенной степени с диаметром резьбы – очень часто, чем больше диаметр резьбы, тем больше размер ключа. Наиболее часто применяются размеры: 20.7, 16 и 14. Иногда, помимо типичного шестигранного корпуса, можно встретить и другие формы резьбы.
•  Количество боковых электродов: 1, 2, 3 или 4 – стоит отметить, что не обязательно большее количество электродов определяет лучшую свечу, то есть, оптимально подходящую для данного типа двигателя.
  Материал покрытия электрода – это чаще всего хороший проводник, например, медь, никель, платина, иридий.
•  Расстояние между электродами – слишком большое не может обеспечить искру (так называемые „пропуски зажигания”), слишком маленькое может затруднить запуск теплого двигателя и ограничивает энергию искры. В зависимости от типа и применения, интервал должен составлять от 0,3 до 1,3 мм.
•  Значения моментов затяжки в зависимости от диаметра резьбы составляет от 10 до 30 Нм. В случае ввинчивания свечей, используемых крутящий момент, затягивание должно быть слабее, потому что металлическая прокладка корпуса уже не является такой эластичной.

Другие параметры включают, например, использование экранированного резистора, резьбы нестандартной длины, назначения для нестандартных двигателей.

Свечи зажигания

Профилактика и способы устранения калийного зажигания

При обнаружении на своем двигателе признаков, характерных возникновению калийного зажигания, необходимо принять меры, скорей всего это будет проведение капитального ремонта. Выполняя ремонт, следует заменить детали, израсходовавшие свой ресурс, в процессе эксплуатации. Как правило, это маслосъёмные колпачки и кольца поршней.

Сами работы требуют определённого навыка, и знаний, поэтому проводиться должны квалифицированными специалистами.

Ремонт мотора, процесс длительный, затратный и трудоёмкий, все составляющие процесса зависят от степени износа деталей и механизмов. При правильном его прохождении будет устранено такое опасное явление, как калийное зажигание, силовая установка начнет работать тихо, стабильно, без посторонних шумов и признаков детонации.

К профилактическим мерам по устранению калийного воспламенения смеси можно отнести:

• Выбор свечей зажигания, на основе рекомендаций производителя силовой установки, с правильным калийным числом, и нужной длиной цоколя;
• Своевременная и правильная профилактика и обслуживание системы охлаждения силовой установки. Постоянное поддержание пропускной способности рубашки охлаждения, содержание в чистоте патрубков, применение правильной марки рабочей жидкости;
• Не перегревать мотор в процессе эксплуатации, следить за корректной температурой двигателя в случае перегрева, выявлять и устранять причины;
• Использовать качественное топливо, с нужным октановым числом, рекомендуемым производителем агрегата;
• Регулярно проверять правильность настройки угла опережения зажигания, в случае необходимости, корректировать его;
• Следить за состоянием поршневых колец и выпускного клапана;
• Не нагружать чрезмерно мотор без необходимости.

Если мотор был отключен от зажигания, но работает, его надо срочно остановить. Делается это при помощи включения 2-ой или 3-ей передачи на коробке переменных передач, Затем отпускается сцепление и агрегат глохнет.

Четко следуя вышеперечисленным правилам, ответственно подходя к вопросам эксплуатации своего двигателя, можно значительно продлить срок его эксплуатации и избежать больших финансовых проблем, связанных с устранением последствий калийного воспламенения.

На корректную работу силового агрегата современного автомобиля влияют многочисленные детали и системы. И если что-нибудь начинает неправильно работать, это приведёт к выходу из строя деталей двигателя и его самого. Одной из серьёзных проблем для мотора является его детонация и продолжение работы после выключения зажигания.

Такая неисправность ставит в тупик многих автолюбителей, которые не в состоянии понять её причину. А возникает она из-за так называемого калильного зажигания, в результате которого машина не сразу глохнет после остановки двигателя. Почему это происходит, и поможет разобраться данная статья.

Каково ее устройство?

Базовое устройство свечи зажигания примерно одинаковое у любой производящей её фирмы. Это – металлический корпус, электроды, число которых может меняться в зависимости от марки, керамический изолятор и проходящий сквозь него центральный контактный стержень. Дальше начинаются различия.

Центральный контактный стержень, например, может иметь наконечник в виде плоской площадки. Но может иметь U или V-образную канавку. Может быть заострённым – в случае, если изготовлен из иридия, как у свечей компании DENSO. У них даже боковой электрод имеет профиль особой формы. Эта компания выпускает самые, пожалуй, надёжные свечи – иридиево-платиновые.

У отдельных моделей бокового электрода может не быть вообще – в частности, инженеры компании SAAB разработали мотор, в которой сам поршень имеет заострённый выступ, функция у которого такая же, как у бокового электрода. Когда поршень максимально приближается к верхней мёртвой точки, между ним и центральным электродом проскакивает искра, поджигая сжатую топливно-воздушную смесь.

Уже упомянутые два и более боковых электрода так же меняют в лучшую сторону рабочие режимы и параметры работы мотора. Одновременно с этим возрастают и требования к рабочим зазорам, которые вообще не рекомендуют менять или как-то трогать подгибанием или разгибом, а только строго сохраняя заводские параметры их изготовления.

При этом принцип работы свечи с двумя и более электродами прост, не требуется никаких технических ухищрений для ее стабильной работы: когда, по мере выработки электрода, его «съедания» искрой, начинаются сбои искры, она автоматически появляется на невыработанном электроде, и процесс работы ДВС продолжается без перебоев.

Металлический корпус в нижней части с резьбой для вкручивания в головку блока цилиндров (ГБЦ) имеет плоскую или коническую кольцеобразную площадку. У свечей с плоской площадкой в комплекте имеется обжимное кольцо-шайба из мягкого металла, препятствующее прорыву сжатой топливно-воздушной смеси или продуктов сгорания наружу. У свечей с коническим профилем после резьбы в таком кольце нужды нет, сам конический профиль надёжно закупоривает верхушку камеры сгорания.

Центральные изоляторы во всех моделях делают из термостойкой керамики. Именно на неё наносится маркировка с типом, названием компании-производителя и т.д. Внутри, между контактом для провода и стержнем с центральным контактом, размещается резистор, главная функция которого – подавление радиопомех, возникающих в момент искрового разряда. С учётом развития радио- и телекоммуникаций и их внедрение в системы автомобиля, включая электронное управление впрыском, размещение такого резистора стало обязательным в устройстве свечи зажигания.

В той части, которая вкручивается в ГБЦ, центральный изолятор имеет форму постепенно сужающегося конуса – это сделано для того, чтобы более эффективно отводить тепло, не допуская перекала.

Вид современной свечи

Разнообразие технических решений в разработке и производстве бензиновых двигателей внутреннего сгорания породило и множество моделей свечей для них. В зависимости от применяемого топлива для машины, степени сжатия в цилиндре, способа управления зажиганием (механический, с помощью трамблёра, или электронным), их можно разделить на следующие виды.

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.