Свечи зажигания – для чего нужны и как работают

Ни один бензиновый двигатель внутреннего сгорания невозможно запустить без свечи зажигания. В нашем обзоре рассмотрим устройство этой детали, как она работает и что нужно учесть, выбирая новый комплект для замены.

Что такое свечи зажигания

Свеча – небольшой элемент системы зажигания авто. Она устанавливается над цилиндром мотора. Один конец ввинчивается в сам двигатель, на другой надевается высоковольтный провод (или во многих модификациях двигателей отдельная катушка зажигания).

Хотя эти детали принимают непосредственное участие в движении поршневой группы, нельзя сказать, что это самый важный элемент в моторе. Двигатель невозможно будет завести и без других компонентов, таких как бензонасос, карбюратор, катушка зажигания и т.д. Скорее свеча зажигания – очередное звено механизма, содействующего стабильной работе силового агрегата.

Для чего нужны свечи в автомобиле

Они обеспечивают образование искры для воспламенения бензина в камере сгорания мотора. Немного истории.

Первые двс оснащались трубками накала с открытым огнем. В 1902 году Роберт Бош предложил Карлу Бенцу установить в его моторы свою разработку. Деталь имела практически ту же конструкцию и работала по такому же принципу, что и современные аналоги. На протяжении истории они претерпевали незначительные изменения, которые касались материалов для проводника и диэлектрика.

Устройство свечей зажигания

На первый взгляд кажется, что свеча зажигания (СЗ) имеет простую конструкцию, но на самом деле ее устройство намного сложнее.
Данный элемент системы зажигания двигателя состоит из следующих элементов.

• Контактный наконечник (1). Верхняя часть СЗ, на которую надевается высоковольтный провод, идущий от катушки зажигания или индивидуальная. Чаще всего этот элемент выполнен с утолщением на конце, для фиксации по принципу защелки. Бывают свечи с резьбой на наконечнике.
  
• Изолятор с наружными ребрами (2, 4). Ребра на изоляторе образуют барьер для тока, предотвращая пробои от стержня на поверхность детали. Он изготовлен из керамики с оксидом алюминия. Этот узел должен выдерживать скачки температуры до 2 500 градусов (образуется в процессе сгорания бензина) и при этом сохранять диэлектрические свойства.
  
• Корпус (5, 13). Это металлическая часть, на которой сделаны ребра для фиксации гаечным ключом. На нижней части корпуса нарезана резьба, с помощью которой свеча ввинчивается в свечной колодец мотора. Материал корпуса – высоколегированная сталь, поверхность которой покрыта хромом для препятствия процессу окисления.
  
• Контактный стержень (3). Центральный элемент, по которому поступает электрический разряд. Он изготавливается из стали.
  
• Резистор (6). Стеклогерметиком оснащены большинство современных СЗ. Он гасит радиопомехи, возникающие в процессе подачи электричества. Он также служит уплотнителем для контактного стержня и электрода.
  
• Уплотнительная шайба (7). Эта деталь может быть в виде конуса или обычной шайбы. В первом случае это один элемент, во втором используется дополнительная прокладка.
  
• Теплоотводящая шайба (8). Обеспечивает быстрое охлаждение СЗ, расширяя диапазон нагрева. От этого элемента зависит количество образующегося на электродах нагара и долговечность самой свечи.
  
• Центральный электрод (9). Изначально эту деталь изготавливали из стали. Сегодня используется биметаллический материал с токопроводящим сердечником, покрытым теплоотводящим составом.
  
• Тепловой конус изолятора (10). Служит для охлаждения центрального электрода. Высота этого конуса влияет на калильное число свечи (холодная или теплая).
  
• Рабочая камера (11). Пространство между корпусом и конусом изолятора. Оно облегчает процесс поджога бензина. В «факельных» свечах эта камера расширена.
  
• Боковой электрод (12). Между ним и сердечником происходит разряд. Этот процесс аналогичен дуговому разряду на массу. Существуют СЗ с несколькими боковыми электродами.
  

На фото также показано значение h. Это искровой зазор. Искрообразование легче происходит при минимальном расстоянии между электродами. Однако свеча должна при этом воспламенить воздушно-топливную смесь. А для этого требуется «жирная» искра (длиной не меньше одного миллиметра) и, соответственно, больший зазор между электродами.

Больше о зазорах рассказывается в следующем видео:

Для экономии ресурса аккумулятора некоторые производители используют инновационную технологию создания СЗ. Она заключается в том, чтобы сделать центральный электрод тоньше (меньше потребуется энергии для преодоления увеличенного искрового зазора), но при этом, чтобы он не перегорал. Для этого используют сплав инертных металлов (таких как золото, серебро, иридий, палладий, платина). Пример такой свечи показан на фото.

Как работает свеча зажигания?

Все механизмы системы зажигания и подачи топлива должны работать синхронно. Только так свеча в нужный момент даст искру и воспламенит воздушно-топливную смесь.

С аккумулятора на катушку зажигания подается 12 вольт. Там напряжение увеличивается до 25-30 тысяч В. Затем по высоковольтным проводам ток подается на искру зажигания.

В этот момент поршень в цилиндре достиг своей «мертвой» (верхнее положение) точки и сжал топливную смесь в камере сгорания. Здесь между электродами свечи образуется искра, в цилиндре происходит взрыв, который толкает поршень в обратном направлении.

Шатун, прикрепленный к поршню, проворачивает коленвал, на котором установлен ДПКВ (датчик положения коленчатого вала). Когда метки стержня коленвала совпадают с соответствующими насечками датчика, второй подает сигнал в блок управления о необходимости в новом импульсе. Катушка снова вырабатывает нужное напряжение и подает его по проводам на свечу.

Импульсы поочередно подаются на отдельные цилиндры. Эта последовательность зависит от модификации мотора. Например, в одном двигателе сначала срабатывает свеча первого цилиндра, затем – второго, потом – четвертого и в завершение – третьего. Другой мотор работает в последовательности 1-3-4-2. В шестицилиндровой модели порядок тактов может быть 1-5-3-6-2-4, а в восьмицилиндровом – 1-5-4-8-6-3-7-2.

Такое распределение тактов необходимо для максимальной плавности вращения коленчатого вала. Так обеспечивается долговечность подшипников и производительность мотора.

Большинство современных моторов оснащаются несколькими катушками (по одной на каждую свечу), которые управляются электронным блоком управления. Но принцип остается неизменным – ДПКВ подает сигнал на ЭБУ, блок управления – на катушку, катушка выдает разряд на свечу.
Виды свечей зажигания

Основные параметры, по которым отличаются все СЗ:

1. количество электродов;
   
2. материал центрального электрода;
   
3. калильное число;
   
4. размер корпуса.
   

Во-первых, свечи бывают одноэлектродные (классическая с одним электродом «на массу») и многоэлектродными (боковых элементов может быть два, три или четыре). Второй вариант имеет больший ресурс, потому что искра стабильно появляется между одним из этих элементов и сердечником. Некоторые боятся приобретать такую модификацию, думая, что в этом случае искра будет распределяться между всеми элементами и поэтому будет тонкой. На самом деле ток всегда идет путем наименьшего сопротивления. Поэтому дуга будет одна и ее толщина не зависит от количества электродов. Скорее наличие нескольких элементов увеличивает надежность искрения при обгорании одного из контактов.

Во-вторых, как уже обращалось внимание, толщина центрального электрода влияет на качество искры. Однако тонкий металл при сильном нагреве быстро перегорает. Для устранения такой проблемы производители разработали новый тип свечей с сердечником из платины или иридия. Его толщина составляет около 0,5 миллиметра. Искра в таких свечах настолько мощная, что нагар в них практически не образуется.

В-третьих, свеча зажигания будет исправно работать только при определенном нагреве электродов (оптимальный температурный диапазон – от 400 до 900 градусов). Если они будут слишком холодными, на их поверхности будет образовываться нагар. Чрезмерная температура приводит к растрескиванию изолятора, а в худшем случае – к калильному зажиганию (когда топливная смесь воспламеняется от температуры электрода, а затем появляется искра). И в первом и во втором случае это отрицательно сказывается на всем моторе.

Чем выше показатель калильного числа, тем меньше СЗ будет нагреваться. Такие модификации называются «холодными» свечами, а с меньшим показателем – «горячими». В обычных моторах устанавливаются модели со средним показателем. Промышленная техника чаще работает на пониженных оборотах, поэтому они оснащаются «горячими» свечами, которые не так быстро остывают. Двигатели спортивных автомобилей часто работают в режиме повышенных оборотов, поэтому есть риск перегрева электродов. В этом случае устанавливаются «холодные» модификации.

В-четвертых, все СЗ разнятся размером граней для ключа (16, 19, 22 и 24 миллиметра), а также длиной и диаметром резьбы. Какой размер свечи подойдет для конкретного двигателя, можно посмотреть в руководстве по эксплуатации.

Основные параметры данной детали рассматриваются в видео:

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 выбрать свечи зажигания?

В некоторых случаях ответ на этот вопрос зависит от финансовых возможностей автомобилиста. Так, если системы зажигания и подачи топлива правильно настроены, стандартные свечи меняются только потому, что так требует производитель.

Оптимальный вариант – купить те свечи, которые рекомендует устанавливать изготовитель двигателя. Если этот параметр не указан, то в этом случае следует ориентироваться на размеры свечи и на параметр калильного числа.

Некоторые автомобилисты имеют в запасе сразу два комплекта свечей (зимний и летний). Езда на короткие расстояния и на пониженных оборотах требует установки «горячей» модификации (чаще такие условия возникают зимой). Дальние поездки на повышенных оборотах наоборот потребуют установки более «холодных» аналогов.

Немаловажным фактором при выборе СЗ – производитель. Ведущие бренды берут деньги не только за название (как ошибочно полагают некоторые автомобилисты). Свечи таких производителей, как Bosch, Champion, NGK и др. имеют увеличенный ресурс, в них используются сплавы инертных металлов и больше защищены от окисления.

Своевременное обслуживание систем подачи топлива и зажигания заметно продлит срок службы свечей зажигания и обеспечит стабильность ДВС.

Более подробно о работе свечей зажигания и о том, какая модификация лучше, смотрите в видео:
[media=https://www.youtube.com/watch?v=bgi4UqdieSc]

Источник

Ключевые теги: устройство автомобиля, свечи зажигания