Устройство свечи зажигания автомобиля в разрезе

В этой статье мы рассмотрим внутреннее устройстве свечи зажигания, определим, что означает Калильное Число и на что оно влияет, а также научимся диагностировать работу цилиндра по его свече.
Начнем, пожалуй, с устройства свечи зажигания. Всем нам известно какую роль свеча зажигания играет в двигателе, но далеко не все понимают на сколько сложными бывают на первый взгляд простые вещи! Рассмотрим строение свечи зажигания в разрезе:

Теперь давайте представим в каких условия приходится работать свече зажигания.
Резьбовой частью свеча завинчивается прямо в камеру сгорания, где на нормально работающем цилиндре, в момент вспышки, давление достигает 50 атмосфер, температура газов в пламени примерно 2500 градусов с волной распространения порядка 20-40 метров в секунду. И все это происходит в каждом цилиндре примерно 4 раза в секунду только на холостых оборотах! Напряжение пробоя, при котором возникает дуга на электродах, не редко достигает 20 000 вольт, а это достаточно высокое напряжение, и его не так уж и просто довести до центрального электрода т.к. искра так и норовит «прошить» своей дугой какой-нибудь высоковольтный провод, колпачок, или свечной изолятор…
Остальной корпус свечи – наоборот находится снаружи двигателя, и не только не испытывает таких тепловых нагрузок, но зачастую и подвергается крепким морозам пока авто стоит на улице зимой. Все это приводит к серьезным тепловым нагрузкам (сжатие / расширение), но при этом свеча должна оставаться герметичной!
На сегодняшний день свечи претерпели много модернизаций, но все равно являются одним из самых уязвимых участков системы зажигания двигателя, и поэтому инженеры ведут разработки по направлению лазерного бесконтактного лучевого зажигания.
Калильное Число свечи.
Прежде чем мы рассмотрим такую важную характеристику свечи зажигания, мне бы хотелось рассказать, что такое вообще «Калильное Зажигание».
У разных видов двигателей, в силу их конструктивного разнообразия, (таких как степень сжатия, форма и объем камеры сгорания, обороты двигателя и состав ТВС и т.д.), температура стенок камеры сгорания, и свечи зажигания тоже, колеблется в достаточно широких пределах. У одних двигателей эта температура меньше, у других больше… И если температура свечи по какой-то причине нагреется больше положенного, то возникает «калильное зажигание». Дело в том, что сжатая топливовоздушная смесь, и так порядочно нагревается от самого сжатия, и ей нужно не так уж много тепла чтобы самовоспламениться! Не будем вдаваться в подробности почему такое явление имеет место, а лишь усвоим для себя, что «калильное зажигание» это воспламенение топливовоздушной смеси в цилиндре не от искрового пробоя, а от «раскаленной» свечи зажигания.
Свечи зажигания, как и разные двигатели, тоже имеют характеристику, определяющую их рабочую температуру – «калильное число». Калильное число свечи определяет ее температурный режим, при котором данная свеча может исправно работать и, что не мало важно, самоочищаться! Говоря простыми словами, если свеча в процессе работы не будет прогреваться до нужной температуры – то на ней очень быстро и неизбежно будет появляться нагар, в результате которого будут нарушаться условия для искрового пробоя, что может привести к выходу из строя высоковольтной катушки зажигания! Слишком сильно нагретая свеча – дает «калильное зажигание», что очень пагубно сказывается на поршневой группе и клапанах. А вот правильная температура свечи способствует ее нормальной работе и самоочищению, разумеется при правильной работе системы зажигания и допустимой ТВС.
Так вот, «калильное число» свечи зажигания – это и есть параметр, определяющий температурный диапазон, для которого данная свеча предназначена!
Как определяют калильное число свечи.
Для определения калильного числа свечи – прибегают к следующему эксперименту:
В специальную тарировочную моторную установку с наддувом, завинчивают свечу, и постепенно поднимают рабочее давление в камере сгорания, пока в камере сгорания не начнет проявляться калильное зажигание. Само калильное число – это и есть величина, пропорциональная среднему давлению, при котором в процессе испытаний свечи на моторной тарировочной установке начинает появляться калильное зажигание.
Более низкое калильное число (11-14) – это горячие свечи. Другими словами, свечи с низким калильным числом плохо отводят тепло от своих электродов, и очень сильно разогреваются. Такие свечи характерны для атмосферных двигателей с низкой степенью сжатия.
Калильное число от 17-19 – характеризует свечи средней температуры. Они являются самыми распространенными и применяются на подавляющем большинстве современных автомобильных атмосферных двигателях внутреннего сгорания.
Свечи с калильным числом более 20 – считаются горячими, и применяются в основном на форсированных двигателях, и на двигателях с наддувом. Эти свечи считаются холодными т.к. рассеивают (передают на корпус двигателя) большее количество тепла, в связи с чем не сильно разогреваются в моторах с повышенной температурой в камере сгорания.
Разная теплопроводность свечей зажигания характеризуется различной длиной «теплового конуса» на центральном электроде, который собственно и ограничивает теплоотдачу электрода на корпус камеры сгорания:

О чем же нам может рассказать нагар на свечах?
В первую очередь хочу отметить, что анализировать нагар можно лишь на той свече, которая достаточно долго проработала в конкретном цилиндре – как минимум 250-300 км. пробега! Так же будет не верным анализ, если вы выкрутите свечу из не успевшего прогреться, не стабильно работающего (с пропусками зажигания) двигателя морозным утром.
Свечи закручиваются и вывинчиваются – только на горячую! Анализ нагара на свече можно производить только после того как она проработала несколько минут на прогретом двигателе, уже имея пробег свечи в 300 км.
Теперь о нагаре.
При нормальных условиях эксплуатации на свече практически нет никаких отложений и нагара – все это благополучно сгорает! Есть небольшой налет желтовато — коричневатого цвета (зависит от присадок в топливе) на изоляторе центрального электрода. Отложения на самих электродах практически отсутствуют, нет следов коррозии – рис 1

Читайте также:  Утеплитель двигателя автотепло автоодеяло

На рис.2 изображена свеча с явными признаками не полностью сгораемого топлива. Бархатисто-черный, угольный нагар – это ничто иное как углеводороды (само топливо) осевшее на горячих электродах свечи! Такой эффект возникает при чрезмерно богатых смесях, пропусках воспламенения.
Наличие белого, или сероватого налета на свечи рис.3 – говорит наоборот о слишком бедной смеси! Длительная эксплуатация двигателя на такой смеси может привести к серьезным разрушениям поршневой группы и к прогару клапанов!
На рис.4 изображена свеча, работающая на топливе с большим содержанием присадок, в частности металлов. Это характеризуется явным налетом «кирпичного» цвета. Длительная эксплуатация на таком топливе приведет к тому, что металлосодержащий налет образует токопроводящий слой, в связи с чем свеча «пробьется» высоким напряжением не на электродах, как положено, а где-то в другом месте.
Рисунок № 5. Свеча имеет ярко выраженные следы масла особенно в резьбовой части. Двигатель с такими свечами после длительной стоянки, имеет обыкновение после запуска "троить" некоторое время, а по мере прогрева работа стабилизируется. Причина этого неудовлетворительное состояние маслоотражательных колпачков. Налицо повышенный расход масла. В первые минуты работы двигателя, в момент прогрева, характерный бело-синий выхлоп.
Свеча на рис. № 6 вывернута из неработающего цилиндра. Центральный электрод, его юбка покрыты плотным слоем масла смешанного с каплями не сгоревшего топлива и мелкими частицами от разрушений, произошедшими в этом цилиндре. Причина этого — разрушение одного из клапанов или поломка перегородок между поршневыми кольцами с попаданием металлических частиц между клапаном и его седлом. В данном случае двигатель "троит" уже не переставая, заметна значительная потеря мощности, расход топлива возрастает в полтора, два раза. Выход один — ремонт.
Рисунок № 7 это полное разрушение центрального электрода с его керамической юбкой. Причиной данного разрушения мог стать один из перечисленных ниже факторов: длительная работа двигателя с детонацией, применение топлива с низким октановым числом, очень раннее зажигание, и просто бракованная свеча. Симптомы работы двигателя такие же, как в предыдущем случае. Единственное на что можно надеяться так это на то, что частицы центрального электрода сумели проскочить в выхлопную систему, не застряв под выпускным клапаном, иначе тоже не избежать ремонта головки блока цилиндров. Но это зависит от человека, грешен он или нет (шутка). Если говорить об этой конкретной свече, то ее хозяина Бог миловал.
Рисунок № 8 последнее в этом обзоре. Электрод свечи оброс зольными отложениями, цвет не играет решающей роли, он лишь свидетельствует о работе топливной системы. Причина этого нароста сгорание масла вследствие выработки или залегания маслосъемных поршневых колец. У двигателя повышенный расход масла, при перегазовках из выхлопной трубы сильное, синие дымление, запах выхлопа похож на мотоциклетный. Если вы хотите, чтобы с работой вашего двигателя было меньше проблем, не вспоминайте о свечах только тогда, когда мотор отказывается работать. Производитель гарантирует безотказную работу свечи на исправном двигателе 30 тыс. километров пробега. Но и вы в свою очередь не забывайте с каждой заменой масла или в среднем каждые 10 тыс. километров пробега проверять состояние свечей. Прежде всего, это регулировка зазора до требуемой величины, удаление нагара. Нагар удалять лучше металлической щеткой, от пескоструйной обработки разрушается керамика центрального электрода, и вы рискуете получить копию с рис. № 7. Так же я бы рекомендовал менять свечи местами, это связано с разными температурными режимами работы цилиндров

Начнем с определения

Свеча зажигания — это устройство, которое поджигает топливно-воздушную смесь в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания. Поджиг осуществляется с помощью электрического разряда напряжением в несколько тысяч вольт, проскакивающего между электродами свечи.

При работающем двигателе, они постоянно подвергаются воздействию высокой температуры (до 1000 градусов Цельсия) и давления. Существует множество типов и моделей свечек, от качества которых зависит работа двигателя.

Посмотрите, в каких суровых условиях работают свечи:

  • Температура до 1 000 градусов Цельсия. Например, серебро плавится при 960 градусах Цельсия;
  • Давление до 4 000 000 Паскаль, что в 20 раз больше давления в шинах;
  • Напряжение до 25 000 Вольт. Такое высокое напряжение подается для того, чтобы искра пробила слой воздуха между электродами и зажгла топливную смесь. Для пробивки одного сантиметра воздуха требуется напряжение в 30 000 вольт. Делайте выводы.
Читайте также:  Как поменять заднее крыло на ваз 2112

Почти все люди знают, как выглядит свеча зажигания, но мало кто догадывается о том, что находится у нее внутри.

Принцип работы очень прост. С катушки зажигания на наконечник 1 подается напряжение, и между электродами 2(+) и 3(-) проскакивает искра, которая воспламеняет топливно-воздушную смесь.

Ознакомимся с разновидностями свечей

Свечки классифицируются по конструкции и по материалу электродов.

  • По конструкции, свечи зажигания разделяют на двухэлектродные (первая) и многоэлектродные (вторая):

Многоэлектродные свечи служат дольше и они более надежные, сейчас объясню почему. При эксплуатации свеч электроды выгорают, после чего нарушается искрообразование. Боковой электрод выгорает гораздо быстрее. Так вот, в многоэлектродных свечках, искра проскакивает между центральным и одним из боковых электродов, нагрузка распределяется между боковыми электродами, тем самым, увеличивая их срок службы.

  • По материалу электродов свечки разделяют на классические и иридиевые. Есть еще и платиновые (платиновая напайка на электродах, которая более устойчива к разрушению), но как класс я их не рассматриваю. С обычными свечками все понятно.

Давайте ознакомимся с иридиевыми.

На рисунке изображена иридиевая свечка (1 — боковой электрод с платиновой напайкой, 2 — иридиевый электрод диаметром 0,6 мм, который приваривается лазерной сваркой). Если присмотреться, то на боковом электроде можно увидеть платиновую напайку. Такие свечи имеют ряд неоспоримых преимуществ перед классическими:

  • Центральный электрод очень тонкий, что позволяет «концентрировать» напряжение зажигания;
  • Иридий практически не выгорает, на сердечнике практически не скапливаются отложения;
  • Благодаря тонкому сердечнику сведен к минимуму гасящий эффект при распространении пламени;
  • Иридиевый сердечник прослужит как минимум в два раза дольше.

Свечи зажигания с V-образным разрезом в сердечнике

Довольно интересная разработка и, уверен, довольно эффективная. Как видно на рисунке, на свече с разрезом искра проскакивает на кромке электрода, где топливной смеси скапливается больше. Этот факт свидетельствует о том что смесь будет загораться быстрее, что улучшит качество работы двигателя и снизит расход топлива.

Вот так работает свеча зажигания

В бензиновом двигателе внутреннего сгорания (ДВС) для воспламенения, сжатой поршнем, топливно-воздушной смеси используется элемент получивший название – свеча зажигания. Изобрел ее Роберт Бош в далеком 1902 году после чего, одноименная компания внедрила ее в устройство ДВС.

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.

Читайте также:  Реле бензонасоса приора где находится фото

Виды свечей

Они разделяются по нескольким характеристикам:

  1. Калильному числу.
  2. Количеству электродов.
  3. Искровому промежутку.
  4. Температурному диапазону.
  5. Сроку службы.
  6. Характеристикам термостойкости.

Кроме того, некоторые виды свечей зажигания разных годов выпуска одной и той же фирмы могут отличаться по длине юбки с резьбой: у ранних моделей автомобилей была меньшая толщина головок цилиндров, которые делались из чугуна и, соответственно резьба необходима более короткая. С переходом к ГБЦ из алюминиевых сплавов их толщина увеличилась, а значит – и длина резьбы в ней тоже стала большей.

Опытный автомобилист в начале всегда обратит внимание на калильное число, которое показывает, с каким давлением может возникнуть калильный эффект, то есть продолжение работы двигателя после разрыва цепи зажигания, когда от контакта с нагретым до критических значений электродом мотор продолжает работать.

При этом использование свечи с калильным числом больше рекомендованных использовать ещё допустимо, с заниженным же – эксплуатация двигателя запрещена! Иначе незадачливый водитель быстро столкнётся с проблемой прогорания поршней, клапанов и с пробоем прокладки головки цилиндров.

Для качественного и стабильного искрообразования в последние два десятка лет выпускают свечи с двумя, тремя и даже четырьмя боковыми электродами.

Но стабильность работы может быть достигнута и иным способом: расположением вспомогательных элементов, играющих роль этих электродов, на самом изоляторе свечи. Возникают несколько кольцевых блуждающих вокруг центрального электрода электрических разрядов, и таким образом, существенно уменьшается вероятность перебоя работы двигателя.

Спортивная свеча Brisk с промежуточными электродами на изоляторе

Приведем еще несколько важных моментов в характеристиках свечей:

  • Нарушение такого параметра, как искровой зазор, также отрицательно скажется на работе мотора;
  • Не менее важна термостойкость, её температурный диапазон, означающий нагрев той части, что погружена в пространство между поршнем и головкой цилиндра. Диапазон температур внутри рабочей части в норме лежит в рамках 500-900⁰С. Выход за пределы этого диапазона означает понижение ресурса. В частности, у всех видов свечей зажигания понижение температуры ведёт к быстрому нарастанию нагара;
  • В нормально отрегулированном двигателе работоспособность зависит от пробега и составляет примерно 30 000 км для свечей, работающих на классической схеме зажигания, и 20 000 – на электронной. Впрочем, у самых высоких по цене (но и у самых надёжных) свечей фирмы DENSO срок службы — до 5-6 лет. Или, иначе говоря, они обеспечат пробег без замены при условии стандартной эксплуатации на протяжении порядка 150 000 — 200 000 километров. Правда, и требования поддержания режимов согласно инструкции ужесточены. К этим требованиям относятся применение топлива с октановым числом ни в коем случае не ниже рекомендованного, и их установка строго по правилам. В частности, не допускается затяжка их в головку цилиндров с усилием выше или ниже рекомендованных, что может повлечь за собой сведение на нет всех их преимуществ;
  • Тепловой параметр показывает взаимосвязь режимов двигателя и рабочей температуры свечи. Для его повышения увеличивают размеры теплового конуса, придерживаясь, однако, рекомендованной величины в 900 градусов. Выход за эти границы увеличивает риск калильного зажигания.

Драгоценные металлы в конструкции свечи

Градация видов зависит не только от заявленных параметров. Описывая рабочие характеристики свечи зажигания, нужно учитывать ещё и из какого материала изготовлены наконечники электродов.

Самые дешёвые свечи – никелевые. Простота конструкции обуславливает и небольшой срок службы, поэтому их замена делается часто, после 15-18 тысяч километров пробега. Хотя в условиях города, учитывая неровность эксплуатации (стояние с работающим двигателем в пробках, частое чередование ускорения и торможения на светофорах) этот километраж можно смело делить на два, так что время эксплуатации никелевых свечей в норме составляет не больше года.

В платиновых свечах делаются платиновые напайки, что увеличивает срок их эксплуатации до 50 000 километров. Посмотрите стоимость платины в любом обменнике – и вы поймёте, почему эти напайки делают их такими дорогими.


В иридиевых свечах уже два драгоценных металла: иридий в виде напайки на острие центрального электрода и платина – на боковых. Учитывая стоимость иридия, цена на них по сравнению с никелевыми возрастает на 50-60%. Но технические характеристики свечи зажигания с иридием таковы, что проехать с ними можно уже от 60 до 200 тысяч километров.

Такие параметры свечи, как: диаметр резьбы; номер головки ключа под нее; длина юбки с резьбой; зазор между электродами, также относятся к их техническим характеристикам.

Заключение

Прогресс не стоит на месте. Новые технологии позволили, например, довести степень очистки металлов для электродов до 99,999%. Иридий, платина и даже никель такой чистоты способны увеличить срок службы свечи зажигания ещё на 15-18%, в пример поставим компанию DENSO. Кроме того, инженерная мысль продолжила их развитие, предложив факельный и форкамерный тип выработки искры, что сделало работу моторов ещё более стабильной.

Что же касается неизбежной в таком случае увеличения цены – сама возможность в процессе эксплуатации автомобиля как можно реже заглядывать под капот уже оправдывает покупку каждой свечи зажигания даже за 10-20 долларов за штуку.

Также вам могут быть интересны эти заметки...

Adblock detector