Все про свічки запалювання

Головна мета всієї електросистеми автомобіля – подача заповітної «іскорки» на двигун, так що свічку запалювання можна вважати фінальною деталлю всього ланцюга. У цій статті будуть розглянуті всі питання, пов'язані зі свічками запалювання (СЗ), їх технічними характеристиками і методикою виробництва.

Загальні поняття, призначення

Призначення свічки запалювання – створення іскри (електричного розряду), що підпалює паливно-повітряну суміш в камері згоряння циліндра двигуна. Тобто вона повинна вчасно і з належною потужністю спрацьовувати на кожному повному циклі двигуна. Нормальна (штатна) робота мотора залежить від якості іскри: чим краще підпалюється паливо в камері згоряння, тим вища буде потужність двигуна. Неякісна робота СЗ призводить до проблем: збільшення витрати палива, неповного згоряння (підвищений викид СО), втрат потужності, швидкого зносу. Тож контроль стану і своєчасна заміна свічок запалювання – одна з важливих складових регулярного техобслуговування.

Принцип дії свічки запалювання досить простий: на центральний електрод (катод) подається напруга 25-30 тис. вольт, в результаті чого між ним і негативним електродом (анодом) відбувається електричний розряд – високовольтна дуга, що підпалює паливо в циліндрі двигуна. Всі модифікації і новинки, що існують на ринку сьогодні, покликані поліпшити певні характеристики, але сама суть роботи свічок не змінюється.

Конструкція свічок запалювання

1. Контактна гайка. 2. Ребра ізолятора. 3. Контактний стрижень.
4. Ізолятор. 5. Корпус. 6. Струмопровідний склогерметик (резистор).
7. Кільце ущільнювача. 8. Тепловідвідна шайба. 9. Центральний електрод.
10. Тепловий конус ізолятора. 11. Робоча камера.
12. Бічний електрод. h – іскровий зазор.

1. До контактної гайки підключаються високовольтні дроти, що йдуть від котушки запалювання або (в старих автомобілів) розподільника. Контактна гайка найчастіше виконується з потовщеннями під засувку (SAE, євростандарт) або з наріззю (стандарт РФ).
2. Ребриста частина ізолятора оберігає від пробоїв з контактного стрижня на поверхню, утворюючи бар'єри струму.
3. Контактний стрижень виточується зі сталі, з нарізкою всіх необхідних конструктивних елементів.
4. Ізолятор виконується найчастіше з кераміки з додаванням оксиду алюмінію. Матеріал ізолятора повинен витримувати коливання температур від 70 & deg; до 2500°С(в момент згоряння палива), зберігаючи при цьому міцність і діелектричні властивості. На даний момент кожен виробник використовує власні рецептури для виготовлення ізоляторів, при цьому основа залишається незмінною.
5. Корпус – металева частина свічки запалювання, з шестигранником під ключ і наріззю для фіксації в корпусі двигуна (свічковий колодязі). Матеріалом для корпуса служить легована сталь, що має достатню міцність (твердість 125-250 по Біннелю). Поверхня покривається оксидованим або хромованим покриттям, що перешкоджає окисленню.
6. Сучасні моделі СЗ забезпечуються резисторами, які приглушують радіоперешкоди, що виникають при роботі. Для ущільнення стрижня і електрода в пазу ізолятора використовується струмопровідний склгерметик, що служить пригнічувачем перешкод.
7. Для герметизації свічки в корпусі двигуна використовується ущільнювач: кільцевий або конусний. Для кільцевих використовується додаткова ізолююча прокладка, а конусна шайба сама по собі добре ущільнює свічку при укрученні в корпус.
8. Тепловідвідна шайба призначена для кращого охолодження свічки і розширення її теплового діапазону. Чим краще відбувається процес охолодження, тим менше осідає нагару на електродах і ізоляторі, підвищується надійність і довговічність свічки.
9. Центральний електрод – одна з основних деталей в свічці запалювання. Спочатку матеріалом виготовлення служила сталь, в даний час він може мати біметалічний склад, з проводником-сердечником і тепловідвідним покриттянм, що не прогорає. Склад і товщина центрального електрода – один з основних параметрів, що впливають на тривалість експлуатації свічки.
10. Тепловий конус ізолятора – виступає в камеру згоряння частина ізолятора, що служить для відводу тепла. Від висоти конуса залежить краплинне число свічки – буде вона «теплою» або «холодною».
11. Робоча камера – порожній простір, завдяки якому легше відбувається підпал повітряно-паливної суміші. Існують свічки зі спеціальним розширенням робочої камери (факельні), які використовуються в деяких типах двигунів.
12. Бічний електрод, на який йде розряд з центрального. Його часто називають «масою» (За аналогією з дуговим розрядом на масу). Виробники пропонують свічки з різною кількістю, формою і складом сплаву бічних електродів, покращуючи експлуатаційні характеристики і термін служби.

В магазинах можна знайти десятки різновидів свічок запалювання, і, щоб не помилитися з вибором, необхідно знати, які характеристики підходять під кожен конкретний двигун: розміри, краплинне число, іскровий зазор, матеріал і кількість електродів і т.д.

Краплинне число свічки запалювання: одна з основних характеристик.

Щоб розуміти, наскільки важливий точний підбір краплинного числа, потрібно розуміти суть різниці краплинного і іскрового запалювання.

В бензинових ДВЗ використовується іскрове запалювання: в момент стиснення паливно-повітряної суміші відбувається її підпал іскрою від СЗ. Правильний момент підпалу забезпечує оптимальну роботу двигуна: при повному стисненні відбувається повне згоряння, а значить, підвищується потужність тиску на поршень. Для цієї мети і служить вся складна система клапанів, датчиків і реле, яка тонко регулює процеси, що відбуваються.

В разі, якщо свічка запалювання перегрівається, її електроди розжарюються настільки, що підпалюють паливну суміш без іскри – відбувається краплинне запалювання. Проблема цього процесу в тому, що підпал відбувається не в той самий потрібний момент, а коли вийде, викликаючи вібрацію, падіння потужності, підвищення витрати палива, неповне згоряння і т.д. Тому краплинне запалювання – процес, якого необхідно уникати, а значить, підбирати свічки з оптимальним краплинним числом.

Здавалося б, потрібно лише подбати про якісне тепловідведення, щоб усунути недолік. Але при надмірному охолодженні свічки виникає інша проблема: на конус ізолятора і електроди осідають продукти згоряння бензину, а недостатня температура не дає свічці можливости самоочищення, і це призводить до того, що свічка взагалі перестає працювати. Іншими словами, надмірно «гаряча» свічка – погано, але і занадто «холодна» не краще. Саме оптимальний температурний показник для кожної свічки, відповідний певним особливостям палива і конструкції двигуна, і назвали краплинним числом.

Краплинне число залежить від типу і потужності двигуна: на, умовно кажучи, гоночні автомобілі ставляться «холодні» свічки з коротким ізолятором, посиленим теплоотводом і поліпшеним іскроутворенням. А ось на «тихохода» вони дуже швидко заростають нагаром і прийдуть в непридатність. На слабких двигунах краще використовувати «гарячі» свічки, які будуть нагріватися до температури самоочищення (500-550°С). Зрозуміло, що чим більше оборотів робить двигун (вище швидкість їзди), тим більше буде нагріватися свічка. Нагрівання залежить і від палива: чим вище октанове число, тим більша температура горіння.

Умовно свічки поділяють на «холодні», «середні» і «гарячі». Для звичайного автолюбителя оптимальним буде вибір «середніх» або ж уніфікованих свічок.

«Гаряча» свічка (зліва) з довгим шляхом відведення тепла
і «холодна» свічка (праворуч) з коротким конусом і хорошим охолодженням

Кожен виробник приймає власний спосіб визначення і маркування краплинного числа: у європейських і російських виробників це показник часу, за яке свічка розігрівається до гартівного запалення, так що, чим вища цифра, що вказана – тим «холодніша» свічка (довго розігрівається), і навпаки, більш низькі показники говорять про те, що свічка «гаряча» (гріється швидко).

А ось американські свічки повинні маркуватися у зворотному порядку: чим вище цифра – тим «гарячіша» свічка.

Чисто візуально тип свічки можна визначити за виносом (довжиною) конуса ізолятора: чим він довший, тим довше буде йти охолодження, а значить, швидше буде нагріватися. Довгий ізолятор – «гаряча» свічка, короткий – «холодна».

Іскровий зазор і матеріал електродів: класичні, платинові і іридієві свічки

Чим менша відстань між електродами, тим легше проходить розряд, а значить, для виникнення іскри потрібно менше енергії. Здавалося б, встановити зазор поменше і економити ресурс акумулятора – вірне рішення.

Але завдання свічки – підпалити паливну суміш, щоб обсяг згоряння був максимальним, а для цього потрібен...більший іскровий зазор, що дає більше простору для підпалу і більш потужну іскру.

Розв'язати це протиріччя можна шляхом зменшення товщини центрального електрода: чим він тонший, тим менше потрібно енергії для подолання більшої відстані. Чиста сталь або нікелевий сплав з мідним сердечником для цієї мети не підходять: тонкий електрод швидко прогорає, виводячи свічку з ладу. Тому в сучасних конструкціях використовуються сплави інертних металів: платини, золота, срібла, іридію, паладію. Ця інновація привела до появи на ринку свічок запалювання з особливо тонким центральним електродом: наприклад, свічки запалювання NGK (виробництва японської компанії NGK Spark Plug Co. Ltd) мають товщину центрального електрода всього 0,4 мм. Багато виробників наносять «острівець» коштовного металу і на бічний електрод, що дозволяє збільшити іскровий зазор в 3,5 рази при збереженні колишнього рівня енерговитрат.

Автолюбителі, що вирішили придбати якісні і довговічні свічки запалювання, роблять вибір між платиновими і іридієвими.

Переваги платинових свічок:

• дуже довгий ресурс (до 100000 км), що дозволяє не турбуватися про заміну свічок;
• тонкий електрод дає велику іскру, а значить, покращує якість підпалу паливної суміші;
• електроди не вигоряють, зазор між ними не змінюється;
• на основний електрод подається менша напруга, а значить, він працює більш стабільно протягом тривалого часу;
• вища температура іскри, що дозволяє підпалювати навіть збіднену повітряно-паливну суміш і може використовуватися в двигунах з нагнітачами повітря.

Переваги іридієвих свічок практично повністю дублюють платинові плюс ще кілька моментів:

• ще більша стійкість матеріалу до окислення і вигоряння;
• міцність іридію вища, ніж у інших металів;
• температура плавлення значно вища, ніж у платини;
• іридієва свічка може стабільно працювати в великому діапазоні навантажень.

Деякі компанії (наприклад, японська копання, яка виробляє свічки запалювання DENSO) продовжують розробку різних присадок до сплавів, що підвищує експлуатаційні характеристики. Одна з останніх новинок – іридієво-родієвий сплав, який використовується в запатентованій продукції.

Використання високотехнологічних свічок запалювання не тільки дозволяє надовго забути про проблему заміни, а й є одним із чинників економії палива в найближчому часі і збільшення ресурсу двигуна в довгостроковій перспективі.

Однак в деяких випадках буде більш доцільним використання простих нікелевих свічок: при великому зношенні двигуна на свічках буде осідати олива, а значить, навіть дорогі свічки не відслужать закладений ресурс. Також використання неякісного бензину робить покупку дорогих свічок просто марною: навіть на іридієвих електродах буде утворюватися нагар, що дестабілізує роботу свічки.

Кількість, форма і розташування електродів. Два або більше?

Якою б якісною не була свічка запалювання, а додаткова надійність ніколи не зашкодить. Зараз у продажу є безліч варіантів свічок з двома, трьома або чотирма електродами маси, часто що мають не гладку, а ребристу внутрішню поверхню. Для чого це робиться і які переваги вони дають?

Кілька електродів є своєрідною страховкою від незагоряння: під час роботи свічки розряд буде проходити між найбільш близькою парою електродів. І, звичайно, при цьому вони будуть поступово деградувати (окислюватися, вигоряти). При наявності одного електрода маси свічку доводиться періодично калібрувати, встановлюючи нормальний іскровий зазор. А ось кілька електродів стають більш надійною гарантією запалювання: коли один виходить з ладу, наступний продовжує функціонувати.

Всупереч поширеній думці, чотири електроди не дадуть чотири іскри замість однієї, але в чотири рази підвищать надійність свічки, навіть при "виробленому" ресурсі.

З цією ж метою на електродах робляться V-подібні або U-подібні розпили: розряд на одну сторону електрода підвищує термін його служби.

U-подібний розпил основного електрода

В більшості випадків один бічний електрод розташовується над центральним, тобто розряд йде по центральній осі. Кілька електродів так розмістити неможливо, і вони оточують центральний з боків, завдяки чому іскра проходить перпендикулярно осі свічки. У чому тонкість?

Бічне розташування електродів вигідніше тим, що простір під свічкою (камера згоряння) залишається повністю відкритим: ніщо не заважає рівномірному розподілу полум'я від іскри. А чим рівномірніше відбувається згорання, тим краще розподіляється навантаження на поршень, забезпечуючи оптимальне балансування і знижуючи вібрацію при роботі.

Свічки запалювання з V-подібним розпилом центрального електрода (зліва)
і з трьома електродами маси (праворуч)

Таким чином, кілька бічних електродів збільшують ресурс і стабільність роботи як самої свічки, так і двигуна в цілому.

Поширення полум'я при вертикальному (а)
і бічному (б) розташуванні електродів маси

Узагальнюючи інформацію про застосування матеріалів і інновацій у виготовленні свічок запалювання, можна зробити висновок: використання дорогоцінних металів і передових технологій забезпечує більш високу надійність, кращий захист від перегріву і ерозії, більш тривалий ресурс використання. Але і ціна буде відповідно вище.

Лінійні розміри: що важливо враховувати при виборі

Якщо в питанні матеріалів і особливості конструкції можна робити вибір на свій розсуд, то розмірність свічки повинна точно відповідати технічним вимогам двигуна. При підборі враховуються такі характеристики:

• Тип (форма) контактної гайки – нарізь М4 або SAE-підключення (євростандарт). Деякі виробники (наприклад, NGK) роблять знімний євро-контакт, накручують на різьбу;
• Довжина нарізної частини. Точна відповідність важлива при установці свічки: занадто довга свічка буде занадто глибоко вкручена в камеру згоряння, що порушить розрахунковий розподіл полум'я. Крім того, поршень може битися в свічку, що в найкоротші терміни виведе його з ладу. Коротка свічка не забезпечить якісне підплювання суміші: іскра будет дуже далеко від максимальної концентрації паливно-повітряної суміші, відповідно, згоряння будет неповним, але зі всіма неприємними наслідками;
• Діаметр нарізної частини. Тут все зрозуміло: він має відповідати діаметру нарізі свічкового колодязя, безжодних відхилень;
• Крок нарізі – ті ж вимоги, що і до діаметра;
• Розмір під ключ (діаметр шестигранного розширення корпуса) враховується при установленні для підбора правильного інструмента;
• Момент затягування L – показник для динамометричного ключа. Занадто слабке затягування не дасть потрібної герметизації у корпусі, а занадто сильне як мінімум зламає свічку, а як максимум - виведе з ладу нарізь свічкогого колодязя. При відсутності динамометричного ключа використовується показник кута затягування: навказанний кут свічка підкручується за допомогою звичайного простого ключа;
• Вид ущільнювача: конус чи кільце. Також визначається конструкцією двигуна, і встановлення нерідної»свічки не дать двигуну можливість нормально працювати.

Взаємозамінність та методика вибору свічок

Автовласників часто цікавить питання: чи можна ставити на автомобіль свічки різних виробників, яяк визначити, чи підходить та чи інша свічка для цього двигуна?

Габаритно-приєднувальні розміри – це те, що повинно враховуватися в першу чергу. Тут відхилення неприпустимі, і орієнтуватися потрібно в першу чергу на них. Свічки з невідповідним кроком нарізі або діаметром шестикутника не вийде встановити на місце.

Другий критерій – краплинне число свічки, яке повинно відповідати типу двигуна, режиму використання автомобіля і якості палива. Як правило, в процесі експлуатації власник автомобіля сам визначає, які свічки найкраще працюють в його машині (або отримує консультацію фахівця).

Виробники випускають свічки з різними характеристиками, що дозволяє вибрати для свого автомобіля вироби тієї фірми, якій довіряє автолюбитель. Інформація про те, які свічки відповідають певній моделі двигуна, завжди є у офіційних представників, і якщо хочеться придбати новітні супер-свічки, можна завжди проконсультуватися у продавця.

Ресурс свічок запалювання

Кожен виробник вказує ресурс служби свічки запалювання – певну кількість кілометрів пробігу. Якщо мова йде про імпортні свічки, то і ресурс розрахований на європейські дороги і європейський же бензин. А що у нас?

В українських реаліях ресурс СЗ можна сміливо ділити на два: складні дороги, неякісний бензин, холодна і волога зима. Тому, якщо на свічці вказано ресурс, наприклад, 20 тис. км, то при важких умовах експлуатації вони можуть вже через 10 тис. км бути абсолютно непридатними до використання. Тому орієнтуватися краще не на кілометраж, а на технічний стан самої свічки.

Власникам автомобілів на газу потрібно враховувати, що використання газу знижує термін експлуатації свічок: температура згоряння газу вище, ніж бензину, а значить, і навантаження на свічки буде більше.

З іншого боку, на новому автомобілі з вузлами, що відмінно працюють, свічка цілком може відслужити заявлений ресурс. Тим більше, що нові машини рідко заправляють дешевим бензином або заливають неякісну моторну оливу.

В будь-якому випадку, свічки запалювання необхідно регулярно оглядати, щоб вчасно виявляти виникаючі проблеми, а якщо вони відслужили своє – замінювати, не чекаючи серйозних поломок.

Проблеми свічок запалювання і двигуна

На стан СЗ потрібно звернути увагу при таких проблемах:

• двигун погано запускається;

• мотор «троїть» - продовжує працювати при вимкненому запаленні, сіпається на холостому ходу;

• зменшилася потужність, що помітно при підйомах і різких наборах швидкості;

• збільшилася витрата бензину;

• збільшився відсоток СО у вихлопі.

Часто причиною передчасного виходу з ладу свічки запалювання є неправильний вибір свічки щодо параметрів автомобіля.

Занадто «холодна» свічка швидко покриється нагаром, що закриває електроди. Як наслідок – пробої іскри, несвоєчасний підпал. Така свічка візуально буде темною, закопченою, з чорним шаром на корпусі, ізоляторі та електродах.

Надмірно «гаряча» свічка добре очищується, але збільшує ризик гартівного запалення. Візуально її можна визначити по світлому (білому) ізолятору і чорним окислам на електродах.

При тривалому перегріві свічки існує небезпека повного прогоряння електродів, перегріву і пошкодження керамічного ізолятора. У разі потрапляння осколків керамічного ізолятора в камеру згоряння, вони насмерть стирають двигун, приводячи його в повну непридатність.

СЗ, що правильно працює, буде чистою, без нальоту оливи або нагару, конус ізолятора жовтий або світло-коричневий, з повністю робочими електродами, що зберегли свою форму і іскровий зазор.

Стан свічки запалювання після 1000 км пробігу:
1. Свічка оптимально підібрана під характеристики двигуна і палива.
2. Перегрів свічки: білий ізолятор і окислені електроди. 3. Недогрів свічки: наліт продуктів згоряння.
4. Наліт моторної оливи. 5. Вигорання центрального і бічного електродів. 6. Руйнування конуса ізолятора.

Заміна свічок запалювання: де краще робити?

Заміна свічок – процедура не дуже складна, і при наявності інструменту і мінімальних навичок цілком під силу самому автовласникові. Але при бажанні заміну зроблять на будь-якому СТО в найкоротші терміни.

Змінюючи свічки самостійно, потрібно послідовно проходити всі етапи проведення роботи:

1. Від'єднати від акумулятора мінусову клему.
2. Відключити контактні дроти, ретельно позначаючи їх порядок маркером або будь-яким іншим способом.
3. Обережно послабити ключем і викрутити свічки запалювання.
4. Оглянути свічки. Зовнішній вигляд є показником правильності їх роботи.
5. Установити нові свічки, закрутивши їх руками до межі і дотягнувши до потрібної щільності прилягання за допомогою ключа.
6. Підключити контактні дроти, дотримуючись колишнього порядку.

Помилки при установці свічки запалювання: & nbsp; 1. Правильно встановлена ​​свічка.
2. Відсутнє кільце ущільнювача. 3. Встановлено два ущільнювальних кільця.
4. Нарізна частина занадто коротка. 5. Нарізна частина занадто довга.

Порада: якщо з усього комплекту свічок тільки одна вийшла з ладу, міняти краще весь набір: розбалансування в роботі двигуна призведе до його передчасного зносу.

Як не купити підробку

Хоч ціна СЗ і не дуже велика, в порівнянні з іншими запчастинами, шахраї все ж виготовляють дешеві підробки, які в кращому випадку просто не будуть працювати, а в гіршому – швидко «вб'ють» двигун.

Ознаки підроблених свічок запалювання виявити нескладно:

• Ціна . Вартість оригінальних свічок & mdash; це не тільки «доплата за бренд», а й високі технології, гарантія точності, якісні матеріали. Гарне рідко буває дешевим;
• Упаковка. Відомі виробники не шкодують грошей на розробку дизайну і якість упаковки. На ній не повинно бути жодних похибок;
• Форма і розташування центрального електрода. Це один з найскладніших технологічних етапів: виготовлення ідеально круглого в перетині електрода (особливо при маленькому діаметрі) і точне розміщення всередині ізолятора. Найменше зміщення або похибка – ознака підробки;
• Ізолятор. Поверхня ізолятора повинна бути абсолютно гладкою, з рівно надрукованим логотипом виробника. Наявність подряпин говорить про неякісний товар;
• Корпус завжди виготовляється з високоякісної сталі. В оригінальних свічках при нарізці нарізі використовуються інструменти, відповідні твердості металу. У підробках на нарізі будуть відколи й щербини;
• Маркування. Кожен виробник маркує свою продукцію, і відсутність надрукованого коду говорить про фальшивий товар.

Страховка від придбання підробки – покупка запчастин тільки у офіційного дилера, який співпрацює з найбільшими світовими виробниками.

Свічки запалювання – деталь на перший погляд дрібна, але вони теж вносять свою лепту в довгу і благополучне «життя» вашого автомобіля.

Детальніше про те, як вибирати свічки запалювання і на які бренди звернути увагу при виборі, читайте наш " Гід покупця".