Помимо моторного масла, фильтров и тормозных колодок, свечи зажигания пользуются большим спросом в ассортименте автомобильных запчастей. Еще 10-15 лет назад ни один уважающий себя автомобилист не отправился в дальний путь без запасного комплекта свечей зажигания. Ведь от качества их работы полностью зависит производительность двигателя.
Зачем нужны свечи зажигания, как они работают, чем они отличаются, какие свечи зажигания лучше, как их состояние можно использовать для диагностики работы двигателя и качества топлива — это важные вопросы для автомобилистов, которым небезразлично техническое состояние своего автомобиля.
Содержание
Назначение и устройство свечей зажигания
Автомобильные свечи зажигания предназначены для воспламенения топливовоздушной смеси в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания путем образования искры.
Конструкция автомобильных свечей зажигания довольно проста, она практически не менялась с 1902 года, времени изобретения известного немецкого инженера Боша. Основными составляющими свечи являются:
- контактный выход;
- изоляционный;
- центральный электрод;
- резьбовая металлическая конструкция (корпус);
- боковой электрод;
- уплотнения.
Свеча зажигания работает следующим образом: высокое напряжение от катушки зажигания автомобиля подается в строго определенные моменты через контактный вывод свечи зажигания к ее центральному электроду. В пространстве между центральным и боковым электродами возникает электрический разряд, сопровождающийся искрами. Фактически именно в этот момент воспламеняется топливовоздушная смесь в камере сгорания двигателя.
Этот процесс очень наглядно демонстрируется в анимационных и видеоматериалах статьи Устройство и принцип работы двигателя внутреннего сгорания.
Казалось бы, все просто — два электрода и высокое напряжение, но сложности заключаются в технологических нюансах. Специфика работы свечей зажигания заключается не только в том, что она происходит с использованием высоковольтного оборудования, но и в том, что как в самой свече зажигания, так и в окружающей среде возникают сложные высокотемпературные переходные процессы (иными словами, резкие перепады высоких температур). Все эти процессы определяют выбор и использование материалов при его производстве.
Таким образом, изолятор, служащий для предотвращения пробоя высокого напряжения, подводимого к контактному проводу к частям корпуса (земли) двигателя, выполнен из высокопрочной технической керамики. В дополнение к этой функции изолятор имеет функцию отвода тепла к голове.
Токи утечки всегда присутствуют в электрических цепях высокого напряжения. Кольцевые ребра на внешней поверхности изолятора служат для увеличения сопротивления токам утечки: они расширяют свой путь до частей тела.
Разряд высокого напряжения является источником радиопомех для аудиооборудования в автомобиле. Для подавления помех в некоторых типах свечей в центре контактного провода устанавливается резистор — проводящая масса из стеклянного материала.
Контактный провод обычно изготавливается из никелевого сплава, а некоторые производители также содержат медный сердечник для отвода тепла.
Эту же задачу — отвод тепла при работе — выполняет металлический корпус с нарезанной на нем резьбой, причем внешнее уплотнительное кольцо, помимо предотвращения проникновения продуктов сгорания, еще и компенсирует разницу теплопроводности головки и корпус свечи зажигания.
Основные виды автомобильных свечей зажигания
Условно все разнообразие свечей можно разделить на три класса:
- Традиционные двухэлектродные — их конструкция подробно описана выше — самый распространенный класс;
- Мультиэлектродные: по масштабам применения уступают традиционным. Однако они довольно популярны у автомобилистов;
- Факел и форкамера (или плазменная форкамера) — первоначально использовались в спортивных автомобилях, а затем и в обычных легковых автомобилях, но их область применения в настоящее время ограничена уровнем доверия автомобилистов.
Даже незначительные изменения конструкции могут серьезно повлиять на характеристики традиционных двухэлектродных свечей зажигания. Например, на некоторых моделях делается V-образная выемка на поверхности центрального электрода или U-образная выемка на поверхности бокового электрода. Конечно, эти изменения не продлевают срок службы свечи зажигания, но увеличивают площадь искры. В некоторых типах двигателей используются свечи зажигания с удлиненным центральным электродом для улучшения процесса зажигания.
Двухэлектродные свечи зажигания
В большом классе традиционных двухэлектродных свечей обычно выделяют два подкласса:
- Свечи с центральным электродом из однородного металла;
- Биметалл: на рабочую поверхность центрального электрода наносится покрытие из другого металла, что улучшает характеристики свечи зажигания.
Основные преимущества традиционных свечей — цена и проверенная временем надежность.
Основные недостатки — ограниченный срок службы, нестабильные параметры искры, низкий КПД в условиях холодного пуска двигателя.
Использование биметаллических соединений стало основным направлением усовершенствования двухэлектродных свечей зажигания. Во-первых, изменения коснулись материала сердечника электрода: если материалом однородных электродов была сталь, содержащая никель, сердечник новых электродов был сделан из меди.
Данная технология позволила улучшить отвод тепла от рабочей поверхности центрального электрода и, как следствие, снизить интенсивность электроэрозионных процессов, а значит, увеличить срок службы свечи. У бокового электрода эта технология улучшила свойства защиты от царапин.
Следующим этапом использования биметаллических соединений стало использование в материале центрального электрода благородных металлов: иридия и платины (а точнее их сплавов). Так родились свечи из платины и иридия.
Иридий обладает высокой огнеупорностью (температура перехода жидкости 2450 ° C) и большей устойчивостью к электрохимической коррозии. Благодаря этим свойствам инженерам удалось не только значительно увеличить срок службы свечей зажигания, но и улучшить другие характеристики. Дело в том, что за счет повышенного сопротивления удалось резко (в несколько раз) уменьшить диаметр центрального электрода (до 0,4 мм), что в свою очередь снизило напряжение искры и повысило его эффективность.
Иридиевая свеча
Платиновые свечи имеют характеристики, аналогичные иридиевым. Главный и, пожалуй, единственный недостаток платиновых и иридиевых свечей — высокая цена. Возможно, сюда же можно отнести и техническое обслуживание: если для обычных свечей допускается механическая очистка от нагара, то к платиновым и иридиевым элементам следует относиться гораздо осторожнее.
Многоэлектродные свечи зажигания
В многоэлектродных свечах зажигания есть несколько боковых электродов, и они обычно расположены по кругу вокруг центрального электрода.
Свеча зажигания многоэлектродная
Искра между центральным электродом и одним из боковых электродов возникает случайным образом, и, если боковой электрод выходит из строя, его функции «передаются» соседнему электроду. Основное преимущество таких вилок в том, что они снижают нагрузку на односторонний электрод по сравнению с традиционной схемой, и в результате увеличивается срок службы по сравнению с двухэлектродным аналогом.
Кроме того, в двухэлектродной свече зажигания боковой электрод из-за его асимметричного расположения (относительно центрального электрода) экранирует часть пространства за ним. По этой причине область мерцания также асимметрична относительно оси свечи. При многоэлектродной конструкции этого не происходит, и топливо сжигается более эффективно.
Основными недостатками многоэлектродных свечей зажигания являются их относительно высокая стоимость и более длительное время восстановления (сушки) после холодного пуска.
Форкамерные свечи зажигания
В форкамерных свечах зажигания пространство вокруг центрального электрода имеет форму сопла ракетного двигателя.
Предкамерная свеча
Высоковольтный разряд между электродами преобразуется в плазменный пучок, который благодаря геометрии межэлектродного пространства «выстреливается» в цилиндры двигателя вместе с продуктами сгорания. Таким образом, образуется объемное зажигание топлива, которое, в отличие от традиционного зажигания (довольно точечного в этой терминологии), обеспечивает более эффективное и полное сгорание.
На практике форкамерные свечи зажигания показали действительно хорошие результаты при работе на высоких оборотах, а на малых оборотах они оказались хуже традиционных. К тому же они дороже предыдущих классов. Поэтому использование форкамерных свечей зажигания в легковых автомобилях массового потребления ограничено как технически, так и экономически.
Правила подбора свечей зажигания
При выборе свечи зажигания для двигателя конкретной модели автомобиля, как правило, учитываются две характеристики:
- Геометрические размеры;
- Количество тепла.
Определяющим фактором геометрических размеров является размер резьбового соединения и его длина.
Если с резьбовым соединением все понятно (нестандартная резьба просто не подойдет), то длина заглушки 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 числом накала, необходимо понимать суть процессов, происходящих в камере сгорания двигателя. Начнем с терминов.
- Тепловое число является обычным термическим эквивалентом, указывающим максимально допустимую температурную нагрузку свечи зажигания, при превышении которой в цилиндре двигателя возникает калильное зажигание.
- Тлеющее зажигание — это неконтролируемый процесс хаотического воспламенения рабочей смеси от раскаленной свечи зажигания без образования искры.
Дело в том, что в процессе эксплуатации поверхность свечи зажигания нагревается до высокой температуры: 600-800 ° С. При этой температуре масло, попадающее на ее корпус, практически полностью выгорает (происходит самоочищение электродов). Однако в сочетании с высоким давлением в камере сгорания раскаленная часть свечи зажигания является источником самовоспламенения топливовоздушной смеси без искрообразования.
Производители достигают баланса теплопередачи между камерой сгорания, свечой зажигания, головкой блока цилиндров и внешней средой, выбирая материалы с подходящими характеристиками.
Для высокоскоростных двигателей с высокой степенью сжатия свеча зажигания должна обеспечивать лучшую теплопередачу, чем менее нагруженные двигатели. В этом случае число свечения должно быть высоким, а сами свечи на этом основании называются холодными.
И наоборот, для тихоходных двигателей с низкой степенью сжатия для рабочей температуры, при которой происходит процесс самоочистки, теплотворная способность должна быть низкой. Эти свечи называются горячими свечами.
важность правильного подбора количества свечения сложно переоценить:
- При установке горячих свечей в сильно нагруженный двигатель велика вероятность перегрева при температуре выше 1000 ° С, последующего обратного тока и падения в камеру сгорания.
- При установке холодных свечей зажигания в тихоходные двигатели рабочая поверхность не нагревается до оптимальной температуры и не самоочищается.
Современное двигателестроение развивается в направлении увеличения удельной мощности, увеличения степени сжатия и использования систем наддува. В результате требования к скорости свечения смещаются в сторону использования более холодных свечей.
Но не только эта тенденция важна: поскольку фактическая работа двигателей происходит в широком диапазоне условий нагрузки, свечи зажигания с расширенным диапазоном чисел накаливания становятся все более востребованными.
В России число накала количественно определяется как среднее давление, при котором происходит калильное зажигание, и выражается в условных единицах.
Маркировка на современных свечах, в которой указывается количество накаливания, отличается от отечественных производителей от зарубежных аналогов. Так что в нашей стране общеприняты следующие серии светящихся чисел:
- 11-14 — горячие свечи;
- 17-19 — средние свечи;
- 20 и более — холодные свечи.
Также есть стандартные свечи с рейтингом жары от 11 до 20, но они встречаются реже.
Таблица взаимозаменяемости свечей зажигания, выпускаемых разными производителями
| Россия | Беру | Bosch | Оживленный | Образец | NGK | Nippon denso |
| A11, A11-1, A11-3 | 14-9А | W9A | N19 | L86 | B4H | W14F |
| A11R | 14Р-9А | WR9A | NR19 | RL86 | BR4H | W14FR |
| 14В, А14В-2 | 14-8Б | W8B | N17Y | L92Y | BP5H | W16FP |
| A14VM | 14-8БУ | W8BC | N17YC | L92YC | BP5HS | W16FP-U |
| 14ВР | 14Р-7Б | WR8B | NR17Y | — | BPR5H | W14FPR |
| A14D | 14-8C | W8C | L17 | N5 | B5EB | W17E |
| A14DV | 14-8D | W8D | L17Y | N11Y | BP5E | W16EX |
| A14DVR | 14R-8D | WR8D | LR17Y | NR11Y | BPR5E | W16EXR |
| A14DVRM | 14Р-8ДУ | WR8DC | LR17YC | RN11YC | BPR5E | W16EXR-U |
| A17B | 14-7Б | W7B | N15Y | L87Y | BPR5ES | W20FP |
| A17D | 14-7C | W7C | L15 | N4 | BP6H | W20EA |
| А17ДВ, А17ДВ-1, А17ДВ-10 | 14-7Д | W7D | L15Y | N9Y | B6EM | W20EP |
| A17DVM | 14-7ДУ | W7DC | L15YC | N9YC | BP6E | W20EP-U |
| A17DVR | 14R-7D | WR7D | LR15Y | RN9Y | BP6ES | W20EXR |
| A17DVRM | 14Р-7ДУ | WR7DC | LR15YC | TRN9YC | BPR6ES | W20EPR-U |
| AU17DVRM | 14ФР-7ДУ | FR7DCU | DR15YC | RC9YC | BCPR6ES | Q20PR-U |
| A20D, A20D-1 | 14-6C | W6C | L14 | N3 | Да | W22ES |
| A23-2 | 14-5А | W5A | N12 | L82 | B8H | W24FS |
| A23B | 14-5Б | W5B | N12Y | L82Y | BP8H | W24FP |
| A23DM | 14-5CU | W5CC | L82C | N3C | B8ES | W24ES-U |
| A23DVM | 14-5ДУ | W5DC | L12YC | N6YC | BP8ES | W24EP-U |
Следует помнить, что для каждого двигателя следует использовать только свечи рекомендованного производителем автомобиля типа. Различные типы устройств прерывают работу двигателя, образуя нагар, смазывая и перегревая изоляторы свечей зажигания.
Если вам нужно выбрать свечи зажигания для марки вашего автомобиля, сначала обратитесь к инструкции по эксплуатации. Некоторые производители автомобилей указывают не только геометрические параметры и тепловые характеристики, но и список допустимых аналогов.
Если автомобилю много лет, нет инструкции по эксплуатации или нет данных о «родных» свечах зажигания, рекомендуем отвинтить одну от двигателя и переписать с нее все читаемые параметры. Производители свечей зажигания обычно указывают не только их характеристики, но и их применимость в различных марках автомобилей.
Рейтинг производителей свечей зажигания
Рейтинг производителей свечей зажигания на российском рынке сформирован давно. Верхние позиции неизменно занимают 5 всемирно известных компаний:
- Bosch — основоположник разработки и производства свечей зажигания, имеет заводы в 5 странах мира, в том числе в России, а продукция российского завода экспортируется в другие страны;
- Denso также является известным японским брендом, который вместе с NGK занимает 40% мирового рынка. Именно Денсо разработал и произвел свечи зажигания с иридиевыми и платиновыми электродами;
- NGK — японская компания, во многих отношениях мировой лидер среди производителей, главный поставщик таких гигантов, как Toyota, Nissan и Honda, а также большинства команд Формулы 1. У нее 15 заводов в разных странах;
- Champion — американская компания, ориентированная на рынок США. Свечи — не единственная продукция компании. Специалисты считают, что компоненты Champion можно найти в 80% новых автомобилей, поэтому компания хорошо известна в России.
- Brisk — чешская компания, сохранившая давние традиции чешской автомобильной промышленности. Ему принадлежит около 20% российского рынка и завод в Тольятти с более чем 500 сотрудниками;
Как часто нужно менять свечи зажигания в автомобиле?
Свечи зажигания являются расходными материалами в списке запасных частей. Это и понятно: их ресурс ограничен производителем и составляет от 15-30 тысяч километров (для стандартных никелевых свечей) до 100 тысяч и более (для иридиевых свечей).
Рекомендуемое производителем использование дорогих и долговечных свечей зажигания иногда связано с конструкцией автомобиля: для их замены необходимо проводить довольно трудоемкие операции, требующие такой же квалификации (например, оппозитные двигатели Subaru или Chevrolet. Мотор Captiva).
В моделях Opel и Ford бензиновые двигатели особенно чувствительны к длительным пропускам зажигания, когда выходит из строя хотя бы одна свеча зажигания, что может привести к выходу из строя дорогостоящего блока зажигания. Поэтому интервал замены в таких моделях не должен превышать 20-30 тысяч км.
На двигателях, использующих в качестве топлива природный газ, интервал замены сокращается до 10 тысяч километров: температура сгорания газа выше, а свечи зажигания подвергаются более высоким тепловым нагрузкам, чем бензиновые двигатели.
Основные признаки неисправностей свечей зажигания и способы их проверки
Неисправности свечей зажигания неизбежно влияют на работу двигателя. Основные внешние проявления неисправностей:
- Сложный старт (многократное скольжение стартером результата не дает);
- «Троит» двигателя: нестабильный холостой ход, резкое падение тяги, схватки при движении;
- Резкое увеличение расхода топлива и окиси углерода (окиси углерода) в выхлопных газах.
В нормально работающей свече цвет изолятора центрального электрода должен быть светло-кофейным или серым. На электродах не должно быть темных отложений или нагара.
Самый частый вопрос у автомобилистов: «Почему свечи зажигания черные?» есть еще ответы.
В случае богатой топливной смеси (результат неправильной регулировки или неисправности системы управления двигателем) на свечах зажигания образуется бархатистый черный налет — сажа.
Мокрый черный налет с запахом бензина может свидетельствовать о некачественном топливе. Пример на следующем фото.
Неправильно выбранное число накала также может привести к образованию отложений сажи на свечах, так как процесс самоочистки не происходит.
Низкая топливная смесь может вызвать образование белых отложений на электродах.
Если белый налет сопровождается следами оплавления электрода, это может свидетельствовать о неправильно подобранной свече для слишком горячего числа накала.
Учитывая наличие у большинства марок автомобилей, определить состояние свечей зажигания не составит труда, а информация об их цвете и инородных отложениях многое расскажет о состоянии силового агрегата.
