Сами по себе свечи зажигания очень просты конструктивно, но во время работы двигателя ежесекундно пребывают в крайне тяжёлых условиях перепада температур. Это вполне понятно, ведь они, по сути, находятся там, где происходит взрыв бензиновых паров, приводящий к возникновению температур до 900 градусов по Цельсию, а то и выше.
Но, в то же время, через свечи постоянно проходит рабочая смесь из атмосферного воздуха и тех же самых паров бензина, у которой и температур та же самая, что в данный момент в атмосфере, ну, может быть, на несколько градусов выше. Иными словами, условия работы свечей более чем жёсткие, и изготавливаются они с большим запасом прочности.
Любой автомобилист знает, что задача свечей – поджигать рабочую смесь посредством образования в них зазора и создания в этом месте электрической дуги после пропускания электрического заряда мощностью в 10-30 тысяч вольт. Подобное напряжение само по себе должно изрядно нагревать свечи, а взрыв паров бензина ещё больше поднимает температуру их внешних оболочек, вызывая образование нагара из мелких частиц, присутствующих в рабочей смеси.
Нагар накапливается, постепенно забивая зазор, в результате свечи начинают работать с перебоями, хотя изначально схема работы свечей задумывалась таким образом, чтобы нагар самостоятельно выжигался при больших температурах и сдувался
поступающей рабочей смесью. Видимо, не всегда происходит так, как планировалось при разработке детали, и нагар всё же накапливается. За счёт него порой температура поверхности свечей, после прохождения разряда и возгорания бензиновых паров превышает 900 градусов, после чего возникает калильное зажигание, когда рабочая смесь воспламеняется от раскалённого корпуса свечи ещё до того, как появляется зазор и проходит электрическая дуга.
Свеча зажигания сохраняет работоспособность при не изношенных электродах, герметичном корпусе, неповрежденных тепловом конусе и изоляторе, а также исправном добавочном резисторе (если он присутствует в конструкции данного узла).
Существует несколько способов определения работоспособности свечей зажигания: испытания «на искру», внешний осмотр, проверка электроцепи. Первый способ наиболее полно осуществим в условиях СТО (с применением спецоборудования). Автовладельцы могут провести самостоятельную проверку «на искру» только упрощенным способом.
Проверить искрообразование свечей можно с помощью диагностического тестера (мотортестера), стенда с барокамерой или пьезоэлектрического пробника-«пистолета».
Мотортестер позволяет проверить «на искру» свечи, установленные на двигателе, в реальных условиях их работы (при запущенном моторе). К высоковольтному проводу свечи подсоединяется датчик, и на экране монитора отображается импульсная характеристика свечи, по которой автодиагност определяет ее состояние.
«Силовая» проверка
Объективную оценку исправности свечи зажигания, снятой с двигателя, могут дать испытания на специальном стенде, оснащенном барокамерой. Здесь проверка производится как при атмосферном, так и при давлении, максимально приближенном к эксплуатационному (8 – 16 атм), а также при частотах искрообразования, соответствующих скорости вращения коленвала 1000 – 7000 об/мин. В зависимости от типа системы зажигания авто, на электроды свечи подаются импульсы с величиной напряжения 10 – 30 кВ.
Исправной считается свеча, у которой при повышенном давлении наблюдается устойчивый разряд между электродами и отсутствует «паразитное» искроообразование с центрального электрода на корпус.
Основные характеристики
Калильное число
Первое, на что следует обращать внимание при выборе, — это калильное число. Данный параметр является условным и показывает, при каком давлении в цилиндре двигателя возникает калильное зажигание – воспламенение смеси не от искры, а от контакта с нагретыми участками свечи. Калильное число выбранной свечи должно строго соответствовать рекомендованному для вашего двигателя, при условии, что двигатель новый и копрессия также в идеале.
Способность к самоочищению
Практически все производители говорят о том, что их свечи обладают высокой способностью к самоочищению, однако проверить правдивость подобных заявлений можно только на практике. В идеале свеча, прогревшаяся до рабочей температуры, вообще не должна покрываться нагаром, однако в реальных условиях добиться этого невозможно.
Теперь настала пора поговорить о том, чем вреден образовавшийся нагар.
Искровой промежуток
Это расстояние между центральным и боковым электродами. Для каждого типа свечей завод-изготовитель устанавливает определенный зазор, и дальнейшая его регулировка не предусмотрена. Если же вы каким-то образом изменили его величину, то «бюджетный» вариант решения проблемы – восстановление первоначального зазора, разумный — замена свечи.
Число боковых электродов.Классическая конструкция свечи предполагает один центральный электрод и один боковой. Однако некоторое время назад производители начали изготавливать двух-, трех- и даже четырехэлектродные модели. Бытует ошибочное мнение, что в процессе их работы образуются две, три и четыре искры соответственно. Это неверно. Просто искрообразование становится устойчивее, обуславливая более стабильную работу двигателя в режиме малых оборотов, улучшается процесс поджига смеси и, наконец, увеличивается срок службы самого изделия.
Недавно в продаже появились свечи вообще без боковых электродов, роль которых выполняют дополнительные, расположенные на изоляторе. Вот при такой конструкции как раз и возникает несколько разрядов, причем не все сразу, а по очереди, образуя тем самым «гуляющую» искру. Подобные конструкции являются весьма перспективными, так как объективно обеспечивают более надежное воспламенение смеси. Однако вследствие усложнения технологии производства они имеют и более высокую цену.
Рабочая температура свечи
Это температура рабочей части свечи при данном режиме двигателя. На всех режимах работы мотора она должна лежать в пределах от 500 до 900 градусов Цельсия. Как бы не различались тепловые потоки, бушующие в камере сгорания при пуске, работе на холостом ходу и режиме полной мощности, температура свечи не должна выходить из указанного поля допуска. Так как понижение температуры приведет к образованию нагара на изоляторе, способного шунтировать («закоротить») межэлектродный зазор и вызвать перебои в искрообразовании. А при повышении возникнет калильное зажигание.
Этот неуправляемый процесс способен полностью нарушить строго согласованный рабочий цикл двигателя и резко снизить его мощность. Помимо этого повышение средней температуры электродов сокращает срок службы самой свечи.
Тепловая характеристика свечи
Это зависимость температуры теплового конуса изолятора и центрального электрода (рабочей температуры свечи) от режима работы двигателя. Для увеличения рабочей температуры теплового конуса увеличивают его длину, однако выше 900 градусов разогревать конус нельзя, так как при этом возникает калильное зажигание.
Исходя из тепловой характеристики все свечи можно условно поделить на «горячие» и «холодные».
«Горячие» свечи предназначены для применения на двигателях, где необходимо достижение температуры самоочищения от нагара при относительно небольших тепловых нагрузках. Свечи, «горячее» положенных для данного двигателя, будут вызывать калильное зажигание.
«Холодные» свечи используются когда предусмотрен нагрев меньше температуры калильного зажигания при максимальной мощности двигателя. Свечи «холодные» для данного двигателя не будут достигать температуры самоочищения от нагара и перестанут работать через короткий промежуток времени.
Технологии «двойного металла»Казалось бы, что еще нового можно привнести в конструкцию свечи? Оказывается – очень многое. На самом деле свеча имеет гораздо более сложное «внутреннее строение», чем принято считать.
В настоящее время многими производителями освоено производство свечей с составными, биметаллическими центральными электродами. По внешнему виду они ничем не отличаются от обычных – центральный электрод вроде бы также выполнен из хромоникелевого сплава. Но внутри — медь, теплопроводность которой заметно выше. Это позволяет улучшить процесс самоочистки от нагара и повысить защиту от перегрева. Диапазон рабочих температур у них значительно расширен, поэтому они получили название «термоэластик».
«Термоэластичные» свечи способны достигать нижнего температурного предела тепловой характеристики при наименьшей эффективной мощности, развиваемой двигателем.
Кроме того, применение биметаллических электродов снижает термонагруженность свечи, благодаря чему значительно увеличивается срок службы. Кстати, биметаллическим может быть не только центральный, но и боковой электрод, что еще больше расширяет температурный диапазон работы свечи.
А еще?
Появление особо форсированных моторов с турбонаддувом заставило искать материалы с более высокой эрозионной стойкостью, чем хромоникелевые сплавы. В результате появились свечи с центральным электродом из платиновых или иридиевых сплавов. По температурным характеристикам такие модели не имеют преимуществ перед обычными, вот только служить они будут как минимум в 2 раза дольше биметаллических, а цена их в 2—3 раза выше.
Чего ждать от нагара?
По образующемуся нагару происходит утечка энергии на корпус, значительно ослабляющая мощность электрической дуги между центральным и боковым электродами свечи (т.е. искру). Может случиться, что нагар полностью заполнит пространство между электродами, образуя электропроводный мостик, что полностью выведет свечу из строя. В большинстве случаев количество отложений, достаточное для потери свечей работоспособности, возникает при неисправности системы питания и неверно выставленном угле опережения зажигания. Если вы обнаружили, что свечи серьезно «закоптились», не пытайтесь отмачивать их в бензине или ацетоне с тем, чтобы затем очистить щеткой. Дело в том, что на поверхности электродов большинства современных свечей производится напыление благородных металлов. Таким образом, проводя вышеуказанные процедуры, вы буквально обдерете свечу, как липку, что только ухудшит ее характеристики. Кроме того, вы рискуете изменить величину искрового промежутка, чем окончательно нарушите ее работу.
Если уж по каким-то причинам нет возможности приобрести новый комплект свечей (что является самым разумным решением), то просто на время немного прикрутите винт токсичности (совет подходит только для карбюраторных двигателей) в сторону обеднения смеси. После пробега 50—100 километров нагар самоликвидируется, если только причина его возникновения не кроется в нарушении нормальной работы какой-либо из систем двигателя.
О цвете и запахе
Срок службы правильно подобранной свечи во многом зависит не только от ее конструкции, но и от исправности систем питания, зажигания, а также деталей самого двигателя.
Ну а сами свечи зажигания вполне можно отнести к уникальным деталям, по внешнему виду которых можно судить о неисправностях тех или иных систем силового агрегата. Итак, переходим непосредственно к цветам отложений.
Светло-серый или светло-коричневый может быть вызван наличием небольшого количества отложений продуктов сгорания, заметных также на боковых поверхностях электродов. Эрозия практически отсутствует. Значит, двигатель и все его системы работают нормально, и в топливном баке у вас залит качественный бензин.
Черный свидетельствует о том, что на каких-то режимах двигателя система питания переобогащает топливовоздушную смесь. Она не сгорает полностью и образует большое количество копоти.
При загрязнении топливом изолятор и электроды свечи покрыты влажными отложениями черного цвета, а свеча пахнет бензином. Кроме того, причиной подобного явления может стать нестабильная работа системы зажигания, приводящая к сбоям искрообразования, а также использование чрезмерно «холодной» свечи.
Если электроды и изолятор свечи покрыты шлаком, имеющим маслянистый блеск, то можно сделать вывод о загрязнении свечи маслом. При длительной эксплуатации такой свечи, и не устраняя причину, можно получить полностью закоксованые продуктами сгорания масла изолятор и электрод. К этому приводит попадание масла в камеру сгорания, которое может быть вызвано износом маслосъемных колпачков, направляющих втулок клапанов, маслосъемных поршневых колец.
Иные, не так часто встречающиеся, но все же возможные причины — подтекание тормозной жидкости через поврежденную диафрагму вакуумного усилителя и просачивание во впускной коллектор трансмиссионной жидкости через мембрану вакуум-корректора (для машин с автоматической КПП). Чтобы уточнить причину, необходимы дополнительные диагностические методы. Возможна такая картина и на первых километрах пробега при обкатке нового двигателя или после ремонта, когда кольца еще не приработались.
Если в бак вашего автомобиля регулярно попадает этилированный бензин, то неизбежно отложение свинца на поверхности изолятора и электродов. Их поверхность покрывается пористыми отложениями, обладающими резким запахом сероводорода. Цвет этих отложений зависит от видов применяемых в бензине присадок и может изменяться от грязно-белого до темно-коричневого. Как показывает практика, срок службы свечей при использовании этилированного бензина сокращается как минимум вдвое.
Износ и остекленение
В ряде случаев происходит износ свечи. Изолятор имеет нормальный цвет, а кромки бокового и центрального электродов скруглены в результате эрозионного износа. Электродный зазор недопустимо увеличен. Такая свеча гарантирует проблемы при запуске двигателя, особенно в холодное время года, и увеличение расходов на топливо. Причина одна — несвоевременная проверка и замена свечей. Выгоревшие или сильно корродированные электроды, выгоревший «изъязвленный» изолятор — симптомы перегрева свечи. Причина — слишком низкое калильное число, неправильная установка зажигания, низкооктановый бензин. Менее вероятны, но возможны и другие причины — слишком бедная смесь, зависание клапана, плохое охлаждение и перегрев двигателя. Результат в любом случае один — калильное зажигание и сильная детонация. Если вы эксплуатируете автомобиль преимущественно в тяжелых условиях, поставьте более «холодные» свечи.
Если вы часто допускаете перегазовки и «кик-дауны», то у вас есть все шансы узнать, что такое остекленение свечи. Поверхность изолятора приобретает желтоватый цвет с глянцевым блеском. Образование глазури происходит из-за быстрого повышения температуры в камере сгорания в момент резкого нажатия на педаль газа. При разогреве находящиеся на поверхности изолятора отложения плавятся, образуя электропроводное стекловидное покрытие. В результате возникают сбои искрообразования, особенно на высоких оборотах двигателя. В большинстве случаев восстановлению такие свечи не подлежат.
Причины калильного зажигания и детонации
При перегреве электродов и изолятора возникает калильное зажигание. Следствием перегрева является оплавление электродов. Как правило, причиной перегрева служит неверный выбор типа свечи (более горячей, чем требуется). Если же свеча выбрана правильно, то следует искать неисправность в системе питания. Возможно, смесь переобеднена по причине нарушения регулировок карбюратора или неисправности одного из датчиков (на двигателях с впрыском топлива), как правило — ДМРВ. Также необходимо убедиться в отсутствии подсоса постороннего воздуха во впускной коллектор и проверить регулировку клапанов, так как неверно установленный угол опережения зажигания тоже может служить причиной перегрева свечей.
При использовании низкооктанового бензина, а также при нарушении регулировки зазора между электродами и слишком раннего зажигания может возникать детонация. Как следствие трескается или даже выкрашивается тепловой конус свечи. Гораздо большую опасность детонация имеет для поршневой группы и может послужить причиной прогорания поршней. Определить наличие детонации можно по повышенной вибрации двигателя и регулярному «постреливанию» из выхлопной трубы на холостом ходу (не путать с «вытраиванием» двигателя).
Чуть-чуть о ресурсе
Учитывая реалии сегодняшних дней, имеем: - некачественный бензин с наличием свинца и всевозможных несгораемых присадок для повышения октанового числа бензина. Отсюда возникновение свинцового налета на керамическом изоляторе свечи и как следствие - пробой искры через изолятор на массу, минуя искровой промежуток между центральным и боковым электродом. Налет не очищается даже в ультразвуковой ванне :) Все процессы пробоев видны по мотортестеру на рабочем двигателе. Рекомендуемый из практики период замены свечей - не более 20000 км. Маркировка российских свечей
Отечественной промышленностью изготавливаются свечи неразборной конструкции для конкретных типов автомобилей и имеют следующую маркировку: А 11НТ, А 17 ДВР-10, М 8 Т. Это означает следующее:
1. Диаметр резьбы вворачиваемой части корпуса:
А - М14 х 1,25
М - М18 1,5
2. Стоящие за этими буквами числа: 8, 11, 13, 14, 17, 20, 23, 26 - указывают калильное число свечи.
3. Следующие за цифрами буквы означают:
Н - длина вворачиваемой части корпуса, равная 11 мм.
Д - 19 мм.
(Длина в 12 мм не обозначается).
Далее:
В - выступающая часть теплового конуса за пределы корпуса свечи.
Т - герметизация соединения "изолятор - центральный электрод" произведена с использованием термоцемента.
Р - наличие помехоподавительного резистора.
10 - использование специального типа изолятора, увеличенной толщиной бокового электрода и введением антикоррозийного покрытия корпуса, которое повышает надежность свечи при высоких напряжениях и увеличивает ее долговечность.
Кроме этого, в маркировке могут быть указаны исполнения свечей:
У - умеренный климат.
Т - тропический.
Маркировка зарубежных свечей
Для того, чтобы можно было правильно подобрать свечи в данном разделе будут приведены маркировки свечей наиболее качественных фирм и часто встречающихся в продаже на автомобильных рынках и магазинах.
1) Размер резьбы в мм, здесь М14 х 1,25
2) Конструктивный признак, например:
К - коническая уплотняющая поверхность,
R - наличие помехоподавляющего резистора
3) Калильное число. Расшифровка в принципе такая же, как у свечей Bosch, кроме свечей "Silverstone". Здесь обозначение S6 соответствует старому обозначению 145-200, S7 соответствует примерно 200-215.
4) Длина резьбы. Расшифровка в принципе соответствует аналогичной у свечей Bosch, кроме свечей "Silverstone", где S6 - короткая резьба, S7 - длинная резьба.
5) Материал центрального электрода: U-Ni-Cu комбинированный. Свеча, имеющая центральный электрод из серебра, имеет обозначение "Silverstone". Срок службы свечей "Silverstone", согласно данных Beru, составляет 50000 км.
6) R-1 кОм сопротивление обгорания.
Подбор свечей
В данное время отечественные свечи желают быть лучшего качества. Как ни крути, а зарубежные лучше. Для того, чтобы выбрать свечи по аналогу, необходимо обратиться к данным взаимозаменяемости (см. вкладыш). Наиболее распространенными являются свечи фирм Bosch, Champion, NGK, AG Delco и поэтому есть из чего подбирать. Остальные варианты существуют в единичных экземплярах. Интересны свечи фирмы Bosch, имеющие медный или платиновый электрод, не выступающий за пределы теплового конуса. Эта конструктивная особенность расширяет диапазон применения. Перед установкой свечи зазор выставляется согласно инструкции завода-изготовителя для данного типа двигателя. Правильность сделанного Вами выбора можно проверить после пробега автомобиля в 1000 км. После чего выкрутите свечи и посмотрите, какого цвета изолятор центрального электрода. По его цвету можно определить, как работает двигатель на этих свечах. Но следует помнить, что двигатель Вашего автомобиля должен быть исправным и отвечать определенным параметрам (равные показания компрессии двигателя по цилиндрам, отрегулированные зазоры клапанов и карбюратор, угар масла на 10000 км составляет не более 800 граммов).
При правильно подобранной свече цвет отложений на юбке электрода от светло-серого до светло-коричневого. Если юбка совершенно белая, то свеча слишком "холодная" для температурного режима Вашего двигателя. Требуется свеча с более высоким калильным числом. В случае завышенного калильного числа изолятор покрывается черными отложениями. Свеча забрасывается маслом при прогреве холодного двигателя и при длительной его работе на холостом ходу.
Состояние свечей зажигания
Данная глава имеет огромное практическое значение, так как позволяет вовремя выявить неисправности в работе двигателя. Состояние свечей образно можно распределить по восьми группам.
1. Нормальное состояние.
Характеризуется, как правило, светло-коричневым легким нагаром. Допускается светло-серый цвет юбки изолятора центрального электрода. Такие свечи идеально подходят двигателю и показывают его хорошее техническое состояние. Владельцу такого автомобиля не стоит беспокоиться. При настройке карбюратора на слишком бедную смесь цвет изолятора - коричневый.
2. Интенсивное сажеобразование.
Свечи покрыты сухим, черным налетом матового оттенка. В данном случае неправильная регулировка или неисправность карбюратора, дозирующего слишком богатую смесь. Сопровождается черным выхлопом и неустойчивой работой двигателя на холостом ходу. Возможны следующие неисправности:
- установлен жиклер холостого хода не соответствующего номинала;
- неисправен экономайзер;
- прикрыта воздушная заслонка карбюратора;
- воздушный фильтр запылен до предела;
- перелив карбюратора (высокий уровень поплавковой камеры);
- жиклер холостого хода или электромагнитный клапан ХХ не докручен до упора;
- неправильная регулировка системы холостого хода.
3. Радужный налет.
Огнеупорный изолятор центрального электрода имеет бело-желто-зеленый оттенок. Свеча чистая. Возможными причинами может быть:
- неисправность карбюратора, настроенного на слишком бедную смесь;
- резкая смена длительного холостого хода двигателя на избыточную акселерацию;
- обеднение смеси, вследствие подсоса воздуха со стороны впускного коллектора, крепления карбюратора и отводов на систему принудительного холостого хода и пневмоусилителя тормозов;
- испарение охлаждающей жидкости, попадающей в цилиндр из-под прокладок головки блока двигателя и впускного коллектора (протянуть головку и коллектор или поменять прокладки). Проследить за уходом жидкости из системы охлаждения двигателя. Лучше обратиться к мастеру-мотористу. Может сопровождаться белым выхлопом.
4. Обильное нагароотложение.
Значительные сухие светло-желтые отложения. Данное состояние свечей говорит о значительной выработке направляющих втулок клапанов, которое ведет к избытку смазки в верхней части цилиндра. Это может происходить из-за потери герметичности маслоотражательных сальников клапанов из-за перегрева двигателя. Необходима замена направляющих втулок и сальников клапанов. Такие отложения могут появиться и при длительной работе двигателя на холостом ходу в зимнее время из-за недостаточной температуры двигателя и невозможности самоочищения свечи.
5. Замасливание.
Влажные маслянистые отложения. Основная неисправность заключается в значительном износе цилиндров, поршней и колец двигателя и направляющих втулок клапанов. Постоянный сизо-белый выхлоп и сильный выброс масла в корпус воздушного фильтра из сапуна. Повышенный расход масла на угар (более 800 граммов на 10000 км пробега автомобиля). Иногда это происходит при обкатке двигателя после капитального ремонта.
6. Перегрев.
Электроды блестят, изолятор центрального электрода кристально-белый без всяких отложений (свеча как новая). Данная свечка работает в режиме перегрева. Она не соответствует температурному режиму двигателя. Необходимо проверить систему охлаждения, в частности термостат и продуть сжатым воздухом соты радиатора охлаждения. Проверить истинную температуру охлаждающей жидкости с использованием ртутного термометра и замерить уровень включения температурного датчика электрического вентилятора охлаждения. Поменять свечи на более "холодные", то есть с большим калильным числом. Проверить работу карбюратора (бедная смесь - повышение температуры сгорания). Сменить бензин на более высокооктановый, правильно установить зажигание.
7. Повреждение электродов.
Электроды свечи выгорели, наконечник обгорел и приобрел блеск. На юбке изолятора центрального электрода образуются металлические шарики, выгорает сам изолятор. Характерно для двигателя, работающего с аномальным сгоранием топлива в камере сгорания (детонация, калильное зажигание). Может происходить из-за низкого качества бензина, ранней установки зажигания, плохого технического состояния двигателя, его перегрева на скоростных длительных режимах под нагрузкой. Разрушение электрода вызывает ударная волна в цилиндре при детонации. Причины перегрева описаны выше.
8. Разрушение изолятора центрального электрода.
Образование трещины при механическом повреждении или взрывных процессах в камере сгорания двигателя. Детонация разрушает двигатель. Необходимо проверить соответствие бензина степени сжатия двигателя, соответствие свечи, установить правильный угол опережения зажигания, обогатить рабочую смесь нерегулировкой карбюратора, проверить систему охлаждения.
Существуют и другие характерные признаки работы двигателя и свечей. Если на изоляторе свечи в месте соединения его с корпусом появился желтый остроконечный налет по всему периметру соединения, то свеча негерметична.
При использовании бензина, который и на бензин не похож (не пахнет, непонятный цвет, много этила), на свече может образоваться серый блестящий налет на всей внутренней поверхности свечи. Этот налет образуется мгновенно (50-100 км) и выводит свечи из строя, закорачивая их. Двигатель "троит", автомобиль во время движения дергается. Неисправность устраняется полной очисткой системы питания и заменой всего комплекта свечей. Такие свечи не восстанавливаются.
Мокрая чистая свеча говорит о неисправности самой свечи или отсутствии искры.
Выкрутив свечи из регламента, не торопитесь чистить их. Свечи - индикатор двигателя. Сравните свечи, и они расскажут много интересного о работе двигателя и каждого цилиндра в отдельности. Если Вы не можете разобраться сами или есть сомнения, то временно вставьте другой комплект, а свечи покажите мастеру.
Если свечи чистые с одинаковым светло-коричневым слабым налетом, то нет повода для беспокойства. В противном случае двигатель "захворал" и требует консультации моториста. |
