Около 100 лет назад, компанией Bosch была представлена свеча зажигания . Спустя непродолжительное время их начали повсеместно применять по всему миру , для поджигания смеси топлива и воздуха в двигателях .

Они работают в жесточайших условия , постоянно подвергаясь воздействию высокой температуры (прим . 1000 градусов ) и высокому напряжению (до 40 тыс . вольт ).

и принцип работы свечей зажигания

Свечи зажигания устроены просто , по сути они состоят из проводника в центре , металлического корпуса к которому приварен боковой электрод, и изолятора . Несмотря на простоту своего устройства , они играют одну из важнейших ролей в работе двигателя автомобиля . Их обязанность заключается в поджигание горючей смеси, в любых условиях и при любой нагрузки на них.

В момент , когда поршень в такте сжатия приходит в верхнюю мертвую точку , выбрасывается электрическая искра, воспламеняющие смесь из воздуха и горючего . Искра возникает между центральным и боковым электродами . Для ее возникновения , необходимо напряжения не менее 20 тыс . вольт . За его получения отвечает система зажигания , она преобразовывает 12 вольт получаемые с аккумулятора автомобиля , в 25 —35 тысяч вольт необходимые для нормальной работы свечи . Момент , когда должно подастся высокое напряжения определяется датчиком положения коленчатого вала .

Существует три основных типа свечей зажигания которые сегодня широко применяются. Отличающихся они друг от друга особенностями конструкции и металлом из которого изготавливаются.

Основные типы свечей зажигания:

• Двухэлектродные;
• Многоэлектродные;
• Свечи из драгоценных металлов.

Рассмотрим поподробней первые два типа.

Двухэлектродные и многоэлектродные свечи зажигания

Классической свечей зажигания считается двухэлектродная . Из названия может стать понятно , что данная свеча имеет два электрода один центральный , второй боковой . Между которыми возникает искра .

Многоэлектродная это усовершенствованная классическая свеча . Она имеет так же один центральный электрод , а вот боковых электродов уже несколько может быть два , три и более . За счет увеличения их числа работа свечи стабилизируется и ее срок эксплуатации увеличивается . Работа двигателя при этом становится более ровной . Свечи данного типа также позволяют развивать ему большую мощность , а его экологические параметры становятся лучше .

Холодные и горячие свечи зажигания

Свечи зажигания различаются не только по типу , а также по своим характеристикам и подбираются индивидуально в зависимости от конструкции двигателя . По характеристикам они делятся на три различные группы холодные , средние и горячие .
Что бы понять , что это означает и зачем они нужны , нужно разобраться что такое «калильное число » и «калильное зажигание ».

• Калильным числом называют величину , показывающею время , через которое свеча достигает калильного зажигания . Чем выше у нее калильное число , тем меньше она будет нагреваться .
• Калильным зажиганием называют негативный эффект , когда воспламенение горючей смеси в двигателе происходит не от свечи зажигания , а от нагревшихся элементов двигателя , чаще всего это бывает сама свеча зажигания . Этот эффект возникает если в автомобиле установлена свеча с неподходящим калильным числом .

Условия работы свечей зажигание в летнее и зимнее время отличаются , поэтому в идеале лучше иметь в комплекте свечей для разного времени года .

Например , в жаркую погоду , при езде на большой скорости свеча с низким калильным числом , быстро приведет к калильному заживанию . Что приводит к потере мощности . В этой ситуации свечу необходимо заменить на более «холодную »
В обратной ситуации если при низкой температуре например в пробке , происходит ослабление искры . В холодную погоду возникнут проблемы с запуском двигателя . В случае возникновения этой проблемы необходимо поставить более «горячею » свечу .

На выбор также влияет и размер двигателя , что он больше тем «холоднее » должна быть свеча .
Группы свечей по калильному числу (Российская маркировка ):

• В «горячею » группу входят свечи имущих калильное число от 11 до 14 .
• В «среднею » группу входят свечи имеющих калильное число от 17 до 19 .
• В «холодную » группу входят свечи имеющих калильное число от 20 до 26 .

В дизельных двигателях очень часто используется калильное зажигание , то есть самовоспламенение , от накаленной свечи , что облегчает запуск двигателя при низких температурах .

Форкамерная свеча зажигания

Не так давно на рынке появился еще один тип свечей, так называем форкамерные или иначе плазменные. Производители таких свечей обещают значительное увеличение мощности двигателя, почти вечную работу и много других плюсов и преимуществ над другими свечами. Но как показывает практика большая часть этих обещания не сбываются, мощность двигателя по сравнению с классическими свечами не возрастает. В некоторых случаях на малых оборотах двигатель начинает «троить», а при высоких свечи могут начать плавятся. Единственным плюсом на деле оказывается количество вредных веществ в выхлопных газах, оно действительно снижается.

Данная технология возможно будет иметь большое будущие, но на сегодняшний день она еще достаточно «сырая». Если вы не любитель экспериментов со своим автомобилем, и ван нужна его стабильная работа без сюрпризов, то лучше сразу отказаться от их приобретения.

Неисправности свечей зажигания , признаки и причины

Без рабочих свечей зажигания становится невозможным нормальная эксплуатация автомобиля .
Рассмотрим признаки неисправности свечей , которые требующие срочного вмешательства водителя :

• В разы увеличивается расход топлива ;
• Происходит падение мощности и набора оборотов в работе силового агрегата ;
• Тяжелый запуск двигателя ;
• Возрастает концентрация CO в выхлопных газах ;
• Ощущается подёргивания автомобиля во время движения ;
• Не приятный шум доносящийся из двигателя на холостом ходу .

Причины же таких явлений как привило просты :

• Свеча просто выработала свой ресурс ;
• Оплавление электродов или их коррозия ;

• Не правильно подобрана свеча ;
• Загрязнение (отложения , нагар , масло или топливо на электродах );
• Повреждение или загрязнение изолятора .

В случае возникновения подобных неисправностей , следует срочно принять меры . В противном случае может произойти детонация двигателя , что полностью выведет его из строя .

Когда менять свечи зажигания на авто

Неисправные свечи зажигания могут привести к тяжелы последствиям , таким как повреждения топливной системы и двигателя , а это грозит куда более крупными затратами . От их своевременной замены зависит сохранность силового агрегата автомобиля .

Когда же всё —таки менять свечи зажигания ? Постараемся разобраться в этом вопросе . Такие признаки как:

• Признаки износа самой свечи , они заметны невооруженным глазом . Это оплавления , сколы и коррозия .
• Подтраивание при езде ;
• Проблемы с запуском ;
• Падение мощности и тяги двигателя ;
• Увеличившие расхода топлива;
• Регулярное образования нагара на свечах (каждые 20 —30 километров ).

Могут свидетельствовать о необходимости замены свечей.
В среднем свечи следует менять каждые 25 —30 тысяч пробега автомобиля .

Нагар на свечах , анализ работы свечей зажигания

Свечи устанавливаются в головке блока цилиндров, их электроды постоянно находятся в камере сгорания где температура может достигать трех тысяч градусов. Не смотря на свои небольшие размеры, при работе двигателя они постоянно находятся под воздействием высоких температур и электрического тока высокого напряжения. Подвергаются колоссальным перепадам давления, вибрации, воздействию разнообразных химических веществ находящихся в топливе.

Существуют следующие причины образования нагара на электродах свечей зажигания :

• Свеча неправильно подобраны по калильному числу (слишком холодная );
• Проблемы в регулировки карбюратора (смесь поступает слишком переобогащенная );
• Неправильно отрегулировано зажигание (ранее );
• Прошиты высоковольтные провода или изолятор ;
• Установлен неправильный зазор между центральным и боковым электродами .

• Вследствие образования нагара на свече:
• Снижается мощность двигателя и ухудшается его запуск ,
• Возрастает расход топливо ,
• Происходит дестабилизация работы на холостом ходу ,
• Увеличивается выброс выхлопных газов .

Свеча зажигания подвергается большому числу негативных воздействий и успешно работает при таких нагрузках.

Правила ухода за свечами зажигания

Нормальным цветом свечи считается от светло —серого до светло —коричневого . Их необходимо периодически очищать и производить проверку зазор а между электродами . На автомобиле находящимся в постоянной эксплуатации это необходимо делать каждые 10 тысяч километров . Если автомобиль в год проходит меньше 20 тысяч километров , то очистку и проверку зазора необходимо проводить два раза в году , рекомендуется это делать в конце весны и осени .
Во время очистки свечей не рекомендуется пользоваться острыми предметами , так как это может привести к повреждению и образованию царапин на изоляторе . Хорошо подходит для очистки, щетка из тонкой металлической проволоки .
Идеальным способом по очистки свечей считается:

• Вымыть свечи в бензине ;
• Просушить ;
• На легком огне прокипятить в 20 процентной уксусной кислоте 20 —30 минут ;
• После этого с помощью капроновой щенки очистить и вымыт их в воде .

Внимание ! Этот метод необходимо использовать на открытом воздухе или в помещение имеющем очень хорошую вентиляцию , так как во время кипячение выделяются едкие пары уксуса .

Как выбрать правильные и самые лучшие свечи зажигания

При выборе свечи зажигания в первую очередь следует отталкиваться от размеров и калильного числа . С размерами сложностей не у кого возникнуть не должно . Калильное число же подбирается в зависимости от времени года и эксплуатации автомобиля .
Так , например , для любителей быстрой езды калильное число должно быть выше , чтобы предотвратить перегрев, и следовательно , эффект калильного зажигания . При спокойной езде свечи берутся с меньшим калильным числом .
В идеале, лучше всего изучить инструкцию автомобиля , в ней указывается какие свечи подходят для данного типа двигателя .

На сегодняшний день лучшими свечами зажигания по праву считаются свечи из драгоценных металлов (платина , серебро , иридиум и т .д .). За эти свечи конечно придется заплатить внушающею сумму , но преимущества , которые они дают не менее внушительны :

• Огромны срок эксплуатации ;
• Хорошо самоочищаются ;
• Значительное повышение экологических показателей ;
• Увеличение мощности ;
• Экономия (как бы это парадоксально не звучало , при их цене ).

Такие свечи снижают расход топлива , при регулярной эксплуатации автомобиля способны окупится всего за пару месяцев .

При выборе свечей из двухэлектродного и многоэлектродного выбора однозначно лучше сделать в пользу вторых , их параметры выше первых , а ценой не так уж и сильно они отличаются . Если же вы все —таки решились купить свечи из драгоценного металла , то тут лучше не экономить , и взять качественные свечи от известного производителя , ведь как известно «скупой платит дважды ».

Бесспорно, любой элемент транспортного средства – это его неотъемлемая часть, на которую возлагаются определенные функции. Если с большими агрегатами (мотор, генератор, аккумулятор и т.д.) все более-менее понятно, то в вопросе предназначения маленьких деталей иногда непросто разобраться. Именно такими небольшими составляющими большой конструкции автомобиля являются свечи зажигания, о которых и пойдет речь далее.

Для чего нужны свечи в автомобиле

Если проводить аналогию с обычной восковой свечой, то автомобильная свеча зажигания также способна гореть, вот только ее пламя представлено в форме кратковременной искры, которая и отвечает за воспламенение топливовоздушной смеси в различных типах тепловых моторов. Что касается бензиновых силовых агрегатов, то возгоранию топливной жидкости предшествует электрический разряд, напряжение которого соответствует нескольким тысячам или даже десяткам тысяч вольт. Такой разряд появляется между электродами свечи, срабатывающей при каждом цикле в конкретный момент работы силового агрегата.

Получается, что если убрать этот элемент из общей рабочей цепочки, то воспламенение смеси не произойдет, и мотор не сможет начать свою работу. На то, как работают свечи зажигания, мы еще обратим внимание, но немного позже.

Устройство и принцип работы свечей зажигания

К основным конструктивным элементам автомобильных свечей зажигания относятся изолятор, центральный электрод, контактный стержень и, собственно, сам корпус, в который все это помещено. Контактный стержень выступает соединительным элементом между свечой зажигания и катушкой, либо свечой и высоковольтным проводом. Центральный электрод играет роль катода, изготовленного из легированной стали. Диаметр электрода находится в пределах 0,4-2,5 мм.

Сегодня для создания этого элемента используется сразу два металла: медь (из нее изготавливается сердечник) и сталь (биметаллический электрод). Стальная оболочка хорошо нагревается, тем самым обеспечивая надежный и быстрый запуск силовой установки, а медный сердечник быстро отводит тепло.

Чтобы увеличить срок службы свечей зажигания, повысить устойчивость деталей к коррозийным влияниям и разрушениям под воздействием электрохимических процессов, сердечник изготавливают из благородного или редкоземельного сплава стали (иридия, платины, иттрия, вольфрама или палладия). Именно этот факт поспособствовал появлению дополнений к названию деталей: , платиновая и т.д.

Центральный электрод и контактный стержень соединяются с помощью токопроводящего герметика, который просто необходим для защиты электрооборудования мотора от проблем, появляющихся из-за искрообразования. Таким герметиком нередко становится проводящая ток стекломасса. Изолятор служит объединяющим звеном, которое соединяет контактный стержень с центральным электродом. Именно этот элемент обеспечивает электрическую изоляцию и установленный температурный режим свечи зажигания.

Все указанные элементы заключены в металлический корпус, выполненный из никелевого сплава. Он дополнен резьбой для вкручивания свечи в головку блока цилиндров и ее удержания там. Нижняя часть свечи представлена в виде бокового электрода, изготовленного из никелевого сплава. Между центральным и боковым электродом имеется зазор, размеры которого влияют на качество воспламенения топливно-воздушной смеси.

Применение свечи с большим зазором требует использования более высокого пробойного напряжения, что повышает вероятность пропуска момента зажигания. Как результат, мы получаем увеличение расхода топлива и вредных выхлопных газов. В то же время слишком маленький зазор создает малую искру, вследствие чего эффективность от воспламенения ТВС существенно снижается.

Принцип работы свечи зажигания достаточно прост: топливовоздушная смесь поджигается электрическим разрядом, напряжение которого достигает нескольких тысяч или даже десятков тысяч вольт. Это напряжение появляется между электродами свечи в конкретный момент каждого рабочего цикла силовой установки машины.

Виды свечей зажигания

Одним из основных критериев разделения свечей зажигания на виды является их конструкция. Так, учитывая устройство таких «зажигалок», их подразделяют на:

двухэлектродные (классический вариант, в котором имеется один центральный и один боковой электрод);

многоэлектродные (предусматривают наличие одного центрального и нескольких боковых электродов).

Последний вариант используется, когда есть желание получить надежную свечу зажигания с длительным сроком службы. Дело в том, что в двухэлектродном варианте искра возникает только между двумя электродами, вызывая их быстрое выгорание, а многоэлектродная свеча позволяет искре появляться между центральным и одним из боковых электродов. Учитывая снижение нагрузки на каждый боковой электрод, вполне логично, что свеча прослужит дольше.

Кроме того, разделить свечи зажигания на виды можно и исходя из материала их изготовления. В таком случае выделяют классические и платиновые изделия. В первом случае, чаще всего, электроды изготавливаются из меди, но существуют варианты, в которых электроды покрыты редкими металлами (например, иттрием). Такое покрытие увеличивает стойкость электродов, но на остальные характеристики практически никак не влияет.

Электроды из платины обладают высокой коррозийной и температурной устойчивостью, и ими могут быть не только центральные, но и боковые элементы. Указанный вид свечей зажигания монтируется в турбодвигатели, оборудованные турбо- или механическим нагнетателем. В сравнении с классическими вариантами, срок службы платиновых изделий сравнительно больше, но и стоят они дороже.

Относительно недавно появился еще один вид свечей зажигания – плазменно-форкамерные . В этом случае роль бокового электрода возлагается на корпус изделия, а сама конструкция образует искровой кольцевой зазор, в котором перемещение искры происходит по кругу. Принято считать, что именно этот вид свечей зажигания улучшает самоочистку деталей, тем самым увеличивая их срок службы.

Центральный электрод свечи соединен с контактным выводом посредством специального керамического резистора, который отлично уменьшает помехи от работающей системы зажигания. Зачастую наконечник центрального электрода изготавливается из железоникелевых сплавов, к которым добавляют хром, медь и другие редкоземельные металлы.

Края центрального электрода больше всего подвержены электронной эрозии – выгоранию, из-за чего приходится периодически счищать следы эрозии наждаком. Однако сегодня необходимость в подобной процедуре отпала, так как начали использоваться сплавы с «благородными» металлами: вольфрамом, платиной, иридием и т.д. Существуют варианты классических изделий, в которых электроды покрыты сплавом иттрия, что также помогает увеличить устойчивость электродов к отрицательным влияниям, и являются ключевой особенностью подобных свечей зажигания.

Еще одна классификация описанных деталей основывается на тепловых характеристиках, то есть, согласно калильному числу, свечи разделяются на: горячие (калильное число колеблется от 11 до 14), средние свечи (от 17 до 19) и холодные (больше 20). Также существуют унифицированные изделия, калильное число которых соответствует 11-20. Каждый двигатель требует установки свечей, идеально соответствующих ему по тепловым характеристикам. Тип резьбы свечей зажигания также является поводом их разделения на виды, причем как по длине, так и по размеру головки под ключ. Все эти параметры необходимо учитывать при выборе деталей.

Маркировка и срок службы

Главными параметрами свечей зажигания любого вида являются присоединительные размеры деталей (длина и диаметр резьбовой части), калильное число, присутствие встроенного резистора и положение теплового конуса.

Отечественные искровые варианты таких изделий, подходящие для моторов практически всех транспортных средств (легковых и грузовых автомобилей, автобусов, мотоциклов и др.) полностью отвечают требованиям международного стандарта ИСО МС 1919, тем самым обеспечивая возможность их замены зарубежными аналогами по характеристикам и размерам.

Разница между габаритными и присоединительными размерами свечей зажигания объясняется разнообразием выпускаемых силовых установок. Современные требования по повышению качества их рабочих параметров определяют основное направление в развитии свечей зажигания: резьбовая часть удлиняется, в то время как диаметральные размеры уменьшаются. Маркировка свечей зажигания, которые выпускаются в России, представлена ниже.

Примечания:

* - Свечи зажигания, резьбовая часть корпуса которых соответствует 9.5 мм. Существуют только варианты с резьбой М14х1.25, и размером шестигранника "под ключ" 19.0 мм.

** - Изделия с длиной резьбовой части корпуса в 12.7 мм, которые производятся только с размером резьбы М14х1.25. В этом случае размер шестигранника "под ключ" равняется 16.0 и 20.8 мм.

*** - Порядковый номер разработки. Указывается информация о величине искрового зазора, установленного производителем и (или) информация о других особенностях конструкции, которые не влияют на общие рабочие характеристики свечи.

о.н. - обозначение не ставится.

На что обращать внимание при покупке

Устройство свечи зажигания – не единственный параметр, на который стоит обращать внимание при выборе таких деталей. Однако к самым важным из них относят всего две характеристики: калильное число и размер самой свечи . Что касается размеров, то здесь все достаточно просто: слишком маленькая свеча просто провалится в свечной колодец, в то время как большая в него не поместится.

Калильное зажигание – это уже более серьезный параметр, который определяет температурный диапазон свечи зажигания (температуру, при которой топливно-воздушная смесь сможет загораться от искры, а не от раскаленного электрода).

Высокий показатель калильности свидетельствует о «холодности» свечи, а значит, такая деталь создана для работы на моторах, способных прогреваться до высоких температур и выносить серьезные нагрузки. Низкое калильное число указывает на «горячую» свечу зажигания, которая может самоочищаться. По этой причине не стоит сразу записывать такие изделия в ряды «неподходящих».

Наиболее подходящий способ выбора свечей зажигания, учитывая при этом длительность срока их службы и другие важные характеристики, – это обратиться к дилеру или просмотреть руководство по эксплуатации автомобиля. Правда, его использование не всегда возможно, так как руководства может не оказаться под рукой, а владельцы старых марок не всегда смогут найти свечи, которые им посоветовал производитель 15-20 лет назад.

Используются искровые свечи. Поджог горючей смеси производится электрическим разрядом напряжением в несколько тысяч или десятков тысяч вольт, возникающим между электродами свечи. Свеча срабатывает на каждом цикле, в определённый момент работы двигателя.

В ракетных двигателях свеча зажигает топливную смесь электрическим разрядом только в момент запуска. Чаще всего, в процессе работы свеча разрушается и к повторному использованию непригодна.

В турбореактивных двигателях свеча воспламеняет смесь в момент запуска мощным дуговым разрядом. После этого горение факела поддерживается самостоятельно.

Калильные и одновременно каталитические свечи используются в модельных двигателях внутреннего сгорания. Топливная смесь двигателей специально содержит компоненты, которые легко воспламеняются в начале работы от раскалённой проволочки свечи. В дальнейшем накал нити поддерживается каталитическим окислением паров спирта, входящего в смесь.

Устройство свечей зажигания

Свеча зажигания состоит из металлического корпуса, изолятора и центрального проводника.

Детали свечи зажигания

Контактный вывод

Контактный вывод, расположенный в верхней части свечи, предназначен для подключения свечи к высоковольтным проводам системы зажигания или непосредственно к индивидуальной высоковольтной катушке зажигания. Могут встречаться несколько слегка различных вариантов конструкции. Наиболее часто провод к свече зажигания имеет защёлкивающийся контакт, который надевается на вывод свечи. В других типах конструкции провод может крепиться к свече гайкой. Часто вывод свечи делают универсальным: в виде оси с резьбой и навинчивающегося защёлкивающегося контакта.

Рёбра изолятора

Рёбра изолятора предотвращают электрический пробой по его поверхности.

Изолятор

Изолятор, как правило, делается из алюминиево-оксидной керамики , которая должна выдерживать температуры от 450 до 1000 °C и напряжение до 60 000 В. Точный состав изолятора и его длина частично определяют тепловую маркировку свечи.

Часть изолятора, непосредственно прилегающая к центральному электроду, наиболее сильно влияет на качество работы свечи зажигания. Применение керамического изолятора в свече предложено Г. Хонольдом вследствие перехода к высоковольтному зажиганию.

Уплотнители

Служат для предотвращения проникновения горячих газов из камеры сгорания.

Цоколь (корпус)

Служит для заворачивания свечи и удержания её в резьбе головки блока цилиндров, для отвода тепла от изолятора и электродов, а также служит проводником электричества от «массы» автомобиля к боковому электроду.

Боковой электрод

Как правило, изготавливается из легированной никелем и марганцем стали. Приваривается контактной сваркой к корпусу. Боковой электрод, зачастую, очень сильно нагревается во время работы, что может привести к калильному зажиганию. Некоторые конструкции свечей используют несколько боковых электродов. Для увеличения долговечности электроды дорогих свеч снабжают напайками из платины и других благородных металлов. С 1999 года на рынке появились свечи нового поколения - так называемые плазменно-форкамерные свечи, где роль бокового электрода играет сам корпус свечи. При этом образуется кольцевой (коаксиальный) искровой зазор, где искровой заряд перемещается по кругу. Такая конструкция обеспечивает большой ресурс и самоочистку электродов. Форма бокового электрода в зоне пробоя напоминает сопло Лаваля , за счёт чего создаётся поток раскалённых газов, истекающих из внутренней полости свечи. Этот поток эффективно поджигает рабочую смесь в КС (камера сгорания), полнота сгорания и мощность увеличивается, токсичность ДВС уменьшается. Эффективность «форкамерных» свеч поставлена под сомнение проведенным экпериментом .

Центральный электрод

Центральный электрод как правило соединяется с контактным выводом свечи через керамический резистор , это позволяет уменьшить радиопомехи от системы зажигания. Наконечник центрального электрода изготавливают из железо-никелевых сплавов с добавлением меди, хрома и благородных и редкоземельных металлов. Обычно центральный электрод - наиболее горячая деталь свечи. Кроме того, центральный электрод должен обладать хорошей способностью к эмиссии электронов , для облегчения искрообразования (предполагается, что искра проскакивает в той фазе импульса напряжения, когда центральный электрод служит катодом). Поскольку напряжённость электрического поля максимальна вблизи краёв электрода, искра проскакивает между острым краем центрального электрода и краем бокового электрода. В результате этого края электродов подвергаются наибольшей электрической эрозии. Раньше свечи периодически вынимали и удаляли следы эрозии наждаком. Сейчас, благодаря применению сплавов с редкоземельными и благородными металлами (иттрий , иридий , платина , вольфрам , палладий), нужда в зачистке электродов практически отпала. Срок службы при этом существенно вырос.

Зазор

Зазор - минимальное расстояние между центральным и боковым электродом. Величина зазора - это компромисс между «мощностью» искры, то есть размерами плазмы, возникающей при пробое воздушного зазора и между возможностью пробить этот зазор в условиях сжатой воздушно-бензиновой смеси.

Факторы, определяемые зазором:

1. Чем больше зазор - тем больше размеры искры, => больше вероятность воспламенения смеси и больше зона воспламенения. Всё это положительно влияет на потребление топлива, равномерность работы, понижает требования к качеству топлива, повышает мощность. Слишком увеличивать зазор тоже нельзя, иначе высокое напряжение будет искать более лёгкие пути - пробивать высоковольтные провода на корпус, пробивать изолятор свечи и т. д.
2. Чем больше зазор - тем сложнее пробить его искрой. Пробоем изоляции называют потерю изоляцией изоляционных свойств при превышении напряжением некоторого критического значения, называемого пробивным напряжением U пр . Соответствующая напряженность электрического поля E пр = U пр /h , где h - расстояние между электродами, называется электрической прочностью промежутка. То есть чем больше зазор - тем бо́льшее напряжение пробоя U пр необходимо. Там есть ещё зависимость от ионизации молекул, равномерности структуры вещества, полярности искры, скорости нарастания импульса, но это не важно в данном случае. Понятное дело, что высокое напряжение U пр мы не можем поменять - оно определяется катушкой зажигания. А вот зазор h мы поменять можем.
3. Напряжённость поля в зазоре определяется формой электродов. Чем они острее - тем больше напряжённость поля в зазоре и легче пробой (как у иридиевых и платиновых свечей с тонким Ц. Э.).
4. Пробиваемость зазора зависит от плотности газа в зазоре. В нашем случае - от плотности воздушно-бензиновой смеси.

Чем она больше - тем сложнее пробить. Пробивное напряжение газового промежутка с однородным (ОП) и слабо неоднородным (СНП) электрическим полем зависит как от расстояния между электродами, так и от давления и температуры газа. Эта зависимость определяется законом Пашена, согласно которому пробивное напряжение газового промежутка с ОП и СНП определяется произведением относительной плотности газа δ на расстояние между электродами S,U прf(δS). Относительной плотностью газа называют отношение плотности газа в данных условиях к плотности газа при нормальных условиях (20о С, 760 мм рт. ст.). Зазор свечей не является константой один раз заданной. Он может и должен подстраиваться под конкретную ситуацию эксплуатации двигателя.

Режимы работы свечей

Искровые свечи бензиновых двигателей по режиму работы условно подразделяют на горячие, холодные, средние. Суть данной классификации - в степени нагрева изолятора и электродов. При работе изолятор и электроды любой свечи должны нагреваться до температур, способствующих «самоочищению» их поверхности от продуктов сгорания топливной смеси - нагара, сажи и т. п. Поэтому изоляторы свечей, работающих в оптимальном режиме всегда цвета «кофе с молоком».

Очистка поверхности изоляторов необходима для предотвращения поверхностных утечек высокого напряжения через слой нагара, что уменьшает мощность искрового пробоя зазора, или вообще делает его невозможным. Однако, если элементы свечи нагреваются слишком сильно, то может возникать неконтролируемое калильное зажигание. Процесс часто проявляется на больших оборотах. Это может приводить к детонации и разрушению элементов двигателя.

Степень нагрева элементов свечей зависит от следующих основных факторов:

• Внутренние
  • конструкция электродов и изолятора (длинный электрод нагревается быстрее)
  • материал электродов и изолятора
  • толщина материалов
  • степень теплового контакта элементов свечи с корпусом
  • наличие медного сердечника ЦЭ
• Внешние
  • степень сжатия и компрессии
  • тип топлива (более высокооктановое обладает большей температурой сгорания)
  • стиль езды (на больших оборотах и нагрузках двигателя нагрев свечей больше)

Горячие свечи - конструкция свечей специально разработана таким образом, что снижается теплопередача от центрального электрода и изолятора. Применяются в двигателях с низкой степенью сжатия и при использовании низкооктанового топлива. Так как в этих случаях меньше температура в камере сгорания.

Холодные свечи - конструкция свечей специально разработана таким образом, что максимально повышается теплопередача от центрального электрода и изолятора. Применяются в двигателях с высокой степенью сжатия, с высокой компрессией и при использовании высокооктанового топлива. Так как в этих случаях больше температура в камере сгорания.

Средние свечи - занимают промежуточное положение между горячими и холодными (самые распространенные)

Оптимальные свечи - конструкция свечей разработана таким образом, что теплопередача от центрального электрода и изолятора оптимальна для данного конкретного двигателя.

Унифицированные свечи - калильное число захватывает диапазон холодных и горячих свечей. Именно благодаря «полуоткрытости» свечи ей не страшны проблемы вентиляции и засорения продуктами неполного сгорания.

Свечи нормально самоочищаются во всех режимах работы двигателя и в то же время не приводят к калильному зажиганию.

Типовые размеры свечей зажигания

Размеры свечей зажигания классифицируются по типу резьбы на них. Применяются следующие типы резьбы:

• M10×1 (мотоциклы, например, свечи типа «Т» - ТУ 23; бензопилы, газонокосилки);
• M12×1,25 (мотоциклы);
• M14×1,25 (автомобили, все свечи типа «А»);
• M18×1,5 (свечи марки «М8», устанавливались на «старые» автомобильные двигатели ГАЗ-51 , ГАЗ-69 ; «тракторные» свечи; свечи для газопоршневых ДВС и др.)

Вторым классификационным признаком служит длина резьбы:

• короткая - 12 мм. (ЗИЛ, ГАЗ, ПАЗ, УАЗ, Волга, Запорожец, мотоциклы);
• длинная - 19 мм. (ВАЗ, АЗЛК, ИЖ, Москвич, Газель, практически все иномарки);
• удлинённая - 25 мм. (современные форсированные ДВС);
• на малогабаритные двигатели могут устанавливаться свечи с более короткой резьбой (меньше 12 мм)

Размер головки под ключ (шестигранник):

• 24 мм (свечи марки «М8» с резьбой M18×1,5)
• 22 мм (свечи марки «А10», двигатели автомобилей ЗИС-150 , ЗИЛ-164)
• нормальная - 21 мм (традиционная, для ДВС с двумя клапанами на цилиндр);
• средняя - 18 мм (для ДВС некоторых мотоциклов)
• уменьшенная - 16 мм или 14 мм (современная, для ДВС с тремя или четырьмя клапанами на цилиндр);

Калильное число (тепловая характеристика):

• Горячие свечи 11-14;
• Средние свечи 17-19;
• Холодные свечи 20 и более;
• Унифицированные свечи 11-20

Способ уплотнения по резьбе:

• С плоской прокладкой (с кольцом)
• С конусным уплотнением (без кольца)

Количество и вид боковых электродов:

• Одноэлектродные - традиционные;
• Многоэлектродные - несколько боковых электродов;
• Специальные, более стойкие электроды для работы на газе или для большего пробега;
• Факельные - унифицированные свечи зажигания, присутствует конусный резонатор, для симметричного поджига топливной смеси.
• Плазменно-форкамерные - боковой электрод выполнен в виде сопла Лаваля . Совместно с корпусом свечи образует внутреннюю форкамеру. Зажигание происходит форкамерно-факельным способом.

См. также

Ссылки

	Свеча зажигания на Викискладе

Для начала работы двигателя необходимо воспламенение смеси в цилиндрах. Для этого используется свеча зажигания, между электродами которой возникает искра, воспламеняющая смесь в От состояния свечей во многом зависит нормальный запуск и работоспособность двигателя.

Любая свеча зажигания имеет стальной корпус. На его нижней части есть резьба для вворачивания свечи и ее бокового электрода в часть камеры. Внутри корпуса свечи, в герметизированном изоляторе имеется металлический стержень, он служит центральным электродом. На его верхней части находится резьба для подведения наконечника бронепровода. Основой свечи служит керамический изолятор.

Для правильной и долговечной работы нижняя часть изолятора при работающем двигателе должна достигать температуры до 600 0 С. В этих условиях происходит полное сгорание масла, которое попадает на электроды, и не образуется нагар. При таком температурном режиме обеспечивается самоочищение свечи.

Если температура более низкая, масло не полностью сгорает, и на электродах, изоляторе и корпусе свечи образуется нагарная корка. Результатом этого является сбой ее работы, исчезновение подачи искры (разряд не может пробиться через слой отложений). В таких случаях происходит калильное зажигание, то есть топливная смесь зажигается не от электроискры, а от взаимодействия и непосредственного контакта с раскаленными частями свечи.

Конструктивные особенности центрального электрода и изолятора делят свечи на холодные (с наибольшей теплоотдачей) и горячие (с малой теплоотдачей). Способность скапливать тепло характеризует калильное число свечи зажигания. Оно обозначается на свече и означает время (в секундах), после которого возникнет калильное зажигание.

Каждый автовладелец, ухаживающий за своим авто, знает, свечи зажигания на загрязнения и отложения. При хорошо работающем двигателе, правильно и зажигании, при правильной работе самих свечей можно увидеть на них отложения светло-коричневого цвета.

Появление светло-серого или белесого налета на конусе изолятора говорит о присутствии таких проблем, как небольшое топлива, перегрев свечей из-за неправильной бедный состав рабочей смеси.

Сухой черный рыхлый нагар свидетельствует о переобогащении смеси, позднем зажигании, довольно частой работе двигателя вхолостую. Если отрегулировать систему зажигания, нагар исчезнет.

Маслянистый черный налет является признаком холодной свечи. Искра на ней не появляется, или отсутствует компрессия в цилиндре, и он не дает положенной мощности, в результате чего двигатель работает неровно.

Красно-коричневые отложения на конусе изолятора являются результатом сгорания топлива, в котором содержится много присадок. Такая свеча зажигания подлежит замене или механической очистке.

Можно смело сказать, что свеча зажигания нерабочая, если: ее резьба в масле, ободок корпуса покрылся рыхлым черным нагаром, темно-коричневые пятна на электродах и изоляторе, сколы и выгорания на конусе изолятора. Замасленные свечи в двигателе с огромным пробегом говорят об износе поршней, цилиндров, колец.

Уменьшить и исключить различные неприятности поможет квалифицированное обслуживание авто, через каждые 15-20 тысяч км, и своевременное устранение неисправностей.

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 .

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.

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.