Все про свечи накаливания для дизельных двигателей

Неотъемлемой деталью современного дизельного мотора является свеча накаливания. Бензиновый агрегат работает по такому принципу, что ему не нужен этот элемент (на некоторые модификации опционально устанавливаются данные детали для облегчения холодного запуска ДВС).

Подробней о разнице между бензиновым и дизельным двигателями рассказывается в другом обзоре. Сейчас же сосредоточимся на том, какую функцию выполняет свеча накала, как она устроена и что сокращает ее рабочий ресурс.

Что такое свечи накаливания автомобиля

Внешне свеча накала похожа на свечу зажигания, которая устанавливается в бензиновых двигателях. Отличается она от аналога тем, что она не создает искру для воспламенения воздушно-топливной смеси.

Неисправность этого элемента приводит к тому, что при наступлении холодов (когда температура воздуха опускается ниже +5) дизельный агрегат начинает капризничать или вообще не хочет заводиться. Если запуск мотора радиоуправляемый (многие современные модели оснащаются системой, которая запускает ДВС по сигналу, полученному от кнопки на брелке), то система не будет мучить агрегат, а просто его не запустит.

Подобные детали используются и в калильных карбюраторных двигателях, а также в автономных отопителях салона. В рамках данной статьи мы рассмотрим назначение свечей, которые используются в предпусковой системе дизеля.

Принцип работы и функции свечи накаливания

В каждом цилиндре дизельного агрегата устанавливается как индивидуальная форсунка, так и собственная свеча накала. Она работает от электрической бортовой сети автомобиля. Когда водитель активирует зажигание, прежде чем провернуть стартером, он дожидается, когда исчезнет индикация спирали на приборной панели.

Пока на приборке светится соответствующий индикатор, свеча обеспечивает накаливание воздуха в цилиндре. Этот процесс длится от двух до пяти секунд (в современных моделях). Установка данных деталей обязательна в дизеле. Причина кроется в принципе работы агрегата.

Когда проворачивается коленчатый вал, поршень на такте сжатия сжимает поступивший в полость воздух. Из-за большого давления среда нагревается до температуры воспламенения топлива (около 900 градусов). Когда в сжатую среду впрыскивается дизтопливо, оно самостоятельно воспламеняется без принудительного зажигания, как в бензиновых ДВС.

Именно с этим и связан затруднительный пуск холодного мотора при наступлении холодов. При холодном запуске дизельный двигатель испытывает затруднения, связанные с низкой температурой воздуха и солярки. Даже сильно сжатый воздух в цилиндре может не достичь температуры воспламенения тяжелого топлива.

Чтобы на первых минутах работа агрегата быстрее стабилизировалась, необходим подогрев воздуха и распыленного в камеру цилиндра топлива. Сама свеча поддерживает температуру в камере цилиндра, так как ее наконечник нагревается до 1000-1400 градусов по Цельсию. Как только дизель достигнет рабочей температуры, устройство деактивируется.

Итак, в ДВС, работающем от тяжелого топлива, свеча нужна для следующих целей:

1. Нагреть воздух, находящийся в цилиндре, который выполняет такт сжатия. Это позволяет повысить температуру воздуха в цилиндре;
2. Сделать воспламенение дизтоплива более эффективным на любом режиме работы ДВС. Благодаря этому агрегат может одинаково легко стартовать, как летом, так и зимой.
3. В современных моторах свечи не перестают работать на протяжении нескольких минут после запуска ДВС. Причина в том, что холодная солярка, даже если хорошо распыляется, хуже сгорает в непрогретом моторе. Чтобы автомобиль соответствовал экологическим стандартам, независимо от времени работы агрегата. Полностью сгоревшее топливо не портит сажевый фильтр так сильно, как выхлоп с частицами горючего (о том, что такое сажевый фильтр и о его функциях в дизельном моторе читайте здесь). Так как воздушно-топливная смесь сгорает полностью, мотор не так сильно шумит во время запуска.

Прежде чем можно начать движение, водитель должен подождать, пока на приборке погаснет лампа-индикатор, указывающий на то, что свеча продолжает работать. Во многих автомобилях схема, к которой подключен подогрев камер в цилиндрах, синхронизирована с системой охлаждения. Калильные свечи продолжают работать, пока датчик температуры ОЖ не зафиксирует выход мотора на рабочую температуру (в каких пределах находится этот показатель, рассказывается здесь). Обычно это длится около трех минут в зависимости от температуры окружающей среды.

Во многих современных автомобилях блок управления определяет температуру охлаждающей жидкости и если этот показатель превышает 60 градусов, не включает свечи.

Конструкция свечи накаливания

Нагреватели имеют разную конструкцию и изготавливаются из разных материалов, но в основном их устройство состоит из таких элементов:

1. Крепление силового провода на центральном стержне;
2. Защитная оболочка;
3. Спиральный электронагреватель (в некоторых модификациях есть еще и регулировочный спиральный элемент);
4. Теплопроводящий наполнитель;
5. Фиксатор (резьба, позволяющая установить элемент в ГБЦ).

Независимо от конструкции, их принцип работы схожий. Регулировочная спираль поддерживает рабочую температуру в полости. Сопротивление в этом элементе напрямую влияет на нагрев наконечника – при увеличении температуры в этом контуре уменьшается сила тока, поступающего на нагревательную спираль. Благодаря такой конструкции калильная свеча не выходит из строя от перегрева.

Как только сердечник нагревается до определенной температуры, регулировочная спираль начинает накаляться, от чего на основной элемент поступает меньше тока и он начинает охлаждаться. Так как температура регулировочного контура не поддерживается, эта спираль тоже начинает охлаждаться, от чего снижается сопротивление, и на основной нагреватель начинает поступать больше тока. Свеча снова начинает накаляться.

Между этими спиралями и корпусом находится теплопроводящий наполнитель. Он защищает тонкие элементы от механического воздействия (чрезмерное давление, расширение при сгорании ВТС). Особенность этого материала заключается в том, что он обеспечивает нагрев калильной трубки без потерь тепла.

Схема подключения калильных свечей и время их работы может быть разным в отдельных моторах. Эти факторы могут меняться в зависимости от технологии, которую внедряет производитель в свою продукцию. В зависимости от типа свечей на них может подаваться разное напряжение, они могут быть выполнены из других материалов и т.д.

Где устанавливаются эти свечи

Так как назначение калильных свечей – подогревать камеру в цилиндре и стабилизировать воспламенение ВТС, то она будет стоять в головке блока цилиндров, подобно свече зажигания. Точная установка зависит от типа мотора. Например, старые модели авто оснащаются моторами с двумя клапанами на одном цилиндре (один на впуск, другой – на выпуск). В таких модификациях места в камере цилиндра достаточно, поэтому раньше использовались толстые и короткие свечи, наконечник которых находился возле распылителя топливной форсунки.

В современных дизельных агрегатах может быть установлена топливная система типа Common Rail (об особенностях такого типа топливных систем рассказывается в другой статье). В таких модификациях на один цилиндр полагается уже 4 клапана (два на впуске, два на выпуске). Естественно, подобная конструкция забирает свободное пространство, поэтому в таких ДВС устанавливается длинная и тонкая калильная свеча.

В зависимости от устройства ГБЦ в моторе может быть вихревая камера или предкамера, а может и не быть таких элементов. Независимо от конструкции этой части агрегата свеча накала всегда будет находиться в области распыления топлива.

Разновидности свечей накаливания и их устройство

С внедрением новых технологий конструкция двигателей постоянно меняется. Вместе с этим меняется и устройство калильных свечей. Они не только получают другую форму, но и другие материалы, которые сокращают период накала и срок их работы.

Вот чем отличаются друг от друга разные модификации:

• Открытые нагревательные элементы. Такая модификация использовалась на старых двигателях. Они имеют небольшой рабочий ресурс, так как из-за механического воздействия на спираль она быстро перегорала или разрывалась.
• Закрытые нагревательные элементы. В таком исполнении изготавливаются все современные элементы. В их конструкцию входит полая трубка, в которую засыпан специальный порошок. Благодаря такой конструкции спираль защищена от повреждений. Особенность наполнителя в том, что он имеет хорошую теплопроводность, благодаря чему для разогрева используется минимум ресурса свечи.
• Одно- или двухполюсная. В первом случае плюсовой контакт подсоединяется на клемму сердечника, а минус – на корпус через резьбовое соединение. Вторая модификация имеет две клеммы, которые маркируются в соответствии с полюсами.
• Скорость работы. Раньше свечи накала разогревались в течение до одной минуты. Современная модификация способна нагреваться за 10 секунд. Варианты, оснащенные регулирующей спиралью, срабатывают еще быстрее – от двух до пяти секунд. Последнее стало возможным благодаря особенности токопроводящих элементов (при нагреве регулирующей спирали снижается проводимость тока, в результате чего основной нагреватель перестает раскаляться), что снижает время срабатывания.
• Материал оболочки. В основном свечи изготавливаются из идентичных материалов. Единственное отличие в наконечнике, который раскаляется. Он может быть выполнен из металла (железо, хром, никель) или из силиконнитрита (керамический сплав, обладающий высокой теплопроводностью). В первом случае полость наконечника заполняется порошком, который будет состоять из оксида магния. Помимо теплопроводности он выполняет еще и демпфирующую функцию – защищает тонкую спираль от вибраций мотора. Керамический вариант может срабатывать максимально быстро, благодаря чему водитель может заводить мотор почти сразу после поворота ключа в зажигании. Машины, которые соответствуют экологическим стандартам Евро5 и Евро6, оснащаются только керамическими свечами. Помимо того, что у них большой срок службы, они обеспечивают максимально качественное сгорание воздушно-топливной смеси даже в холодном моторе.
• Напряжение. Помимо разной конструкции свечи могут работать от разного напряжения. Этот параметр определяет производитель устройства на основании особенностей схемы бортовой сети автомобиля. Они могут включаться от напряжения, начиная с 6 вольт и заканчивая 24В. Существуют модификации, в которых во время старта на нагреватель подается максимальное напряжение, а в процессе прогрева агрегата увеличивается сопротивление, благодаря чему снижается нагрузка на регулирующую спираль.
• Сопротивление. Металлический и керамический вид имеют разный показатель сопротивления. Спираль накала может иметь показатель от 0.5 до 1.8 Ом.
• Как быстро нагреваются и до какой степени. Каждая модель свечи имеет свой показатель температуры и скорости нагрева. В зависимости от модификации устройства наконечник может раскаляться до 1000-1400 градусов по Цельсию. Максимальный показатель нагрева у керамических типов, так как спираль в них меньше подвержена перегоранию. На скорость нагрева влияет то, какое подключение нагревателя используется в конкретной модели. Например, в модификациях с одним реле этот период в случае с металлическим наконечником длится около 4-х секунд, а если керамический наконечник, то максимум – 11 сек. Существуют варианты с двумя реле. Одно отвечает за накал перед пуском двигателя, а второе – за поддержания рабочей температуры в процессе прогрева агрегата. В этом исполнении предпуск срабатывает в течение до пяти сек. Затем, пока мотор разогревается до рабочей температуры, свечи работают на облегченном режиме.

Управление свечами накаливания

Нагревательный элемент охлаждается благодаря поступлению в цилиндр свежей порции воздуха. Когда машина движется, во впускной тракт поступает более холодный воздух, а когда стоит, этот поток более теплый. Эти факторы влияют на степень охлаждения калильных свечей. Так как разные режимы требуют своей степени нагрева, этот параметр нужно регулировать.

Регулировка всех этих процессов осуществляется благодаря электронному блоку управления. В зависимости от работы мотора ЭБУ меняет напряжение на нагревателях, чтобы снизить риск их перегрева, пока авто стоит.

В дорогих автомобилях устанавливается такая электроника, которая не только позволяет в короткий период раскалить свечу, но и контролировать работу каждой из них в отдельности.

Неисправности свечей накаливания в дизельных двигателях

Служба калильных свечей зависит от таких факторов, как особенности устройства, материалы, из которых изготовлено изделие, условия эксплуатации. Однако их не нужно менять в рамках планового обслуживания мотора, как это есть в случае со свечами зажигания (как определить, когда менять свечи зажигания, читайте здесь).

Обычно это делается по мере выхода из строя или появления признаков нестабильной работы. Чаще всего это происходит через 1-2 года после установки, но это все очень относительно, так как каждый автомобилист по-своему эксплуатирует машину (один ездит больше, а другой – меньше).

Определить свечу, которая скоро сломается, можно на станции техобслуживания во время компьютерной диагностики. Неполадки свечей в летний период выявляются крайне редко по работе мотора. Летом воздух достаточно прогрет, чтобы дизтопливо воспламенилось в цилиндре и без нагревателя.

Самый распространенный параметр, по которому определяется время замены нагревательных элементов – пробег автомобиля. Цена самых простых свечей доступна для большинства автомобилистов со скромным материальным достатком, однако их рабочий ресурс ограничен всего 60-80 тысячами километров. Дольше отхаживают керамические модификации – в некоторых случаях они не портятся при достижении 240 тысяч километров пробега.

Несмотря на то, что калильные элементы меняются по мере выхода из строя, замену все равно рекомендуется выполнять всем комплектом (исключением является установка бракованной детали).

Вот основные причины поломки свечей накала:

• Естественный износ материала. При резких скачках температуры с минусовых до экстремально высоких ни один материал долго не прослужит. Особенно это касается тонких металлических изделий;
• Металлический штифт может покрыться сажей;
• Калильная трубка может вздуться от высокого напряжения;
• Ошибки в процессе установки свечи в колодец. Современные модели очень тонкие, а вместе с тем и достаточно хрупкие, поэтому работу по установке новой детали нужно выполнять максимально аккуратно. Мастер может перетянуть резьбу, из-за чего деталь может остаться в колодце, и без специальных приспособлений ее невозможно будет демонтировать. С другой стороны, в процессе работы силового агрегата в зазоре между свечным колодцем и резьбой изделия скапливаются продукты сгорания. Это называется прикипанием свечи. Если неопытный человек будет пытаться ее выкрутить, он обязательно ее сломает, поэтому нужно, чтобы замену выполнял профессионал;
• Оборвалась спираль накала;
• Появление коррозии в результате электрохимической реакции.

Чтобы избежать неприятных ситуаций, связанных с неправильным демонтажем/монтажом деталей, следует придерживаться следующих простых рекомендаций:

1. Прежде чем менять СН, следует прогреть мотор. В помещении или на улице должно быть тепло, чтобы ДВС не успел остыть, пока будут вкручиваться новые детали;
2. Так как мотор будет горячим, во избежание ожогов нужно использовать перчатки;
3. При демонтаже свечи важно быть не менее аккуратным, чем при вкручивании ее в колодец. Во время выполнения этой процедуры также следует использовать динамометрический ключ, чтобы контролировать усилия момента;
4. Если деталь прикипела, нельзя прилагать усилия, превышающие допустимые. Лучше использовать проникающие жидкие вещества;
5. Попытку в откручивании следует предпринимать на всех свечах. Если ни одна не поддается, только тогда увеличиваем усилие;
6. Прежде чем вкручивать новые детали, свечные колодцы и место вокруг них следует очистить от грязи. При этом нужно быть аккуратным, чтобы в цилиндр не попали посторонние частицы;
7. В процессе вкручивания сначала это делается вручную, чтобы избежать кривой посадки элемента. Затем используется динамометрический ключ. Усилия выставляются в соответствии с указаниями производителя (указывается на упаковке свечи).

Что сокращает срок службы свечей

Как уже было сказано, рабочий ресурс СН зависит от условий эксплуатации транспортного средства. Хотя данные элементы достаточно выносливые, они все же могут раньше времени выйти из строя.

Вот несколько факторов, которые укорачивают жизнь этим деталям:

• Ошибки во время установки. Кому-то может показаться, что нет ничего проще, чем выкрутить сломавшуюся деталь и вместо нее вкрутить новую. На самом деле, если не будет соблюдена технология выполнения работ, свеча не прослужит ни минуты. Например, ее можно легко сломать, помещая в свечной колодец или сорвать резьбу.
• Неисправности в топливной системе. В дизельных моторах используются топливные форсунки, которые имеют факельный режим работы (каждая модификация формирует собственную форму облака топлива). Если распылитель засорится, он будет неправильно распределять топливо по камере. Так как СН устанавливается возле форсунки, из-за некорректной работы солярка может попадать на калильную трубку. Большое количество сажи провоцирует ускоренное прогорание наконечника, что приводит к поломке спирали.
• Использование нестандартных для конкретного ДВС свечей. Они могут по форме быть идентичны заводским, но работать от другого напряжения.
• Наличие ошибок в блоке управления, что может быть причиной некорректного нагрева полости цилиндра или сбоев в подаче топлива. Также в двигателях, нуждающихся в капитальном ремонте, часто происходит выброс масла на наконечник калильной трубки.
• Из-за скопившегося вокруг СН нагара может происходить замыкание «на массу», что приводит к перебоям в работе электрики схемы предпуска ДВС. По этой причине крайне важно хорошо почистить свечные колодцы от сажи.

Когда выполняется замена, следует обратить внимание на состояние старых элементов. Если калильная трубка вздулась, значит, прежние детали не соответствуют напряжению в бортовой сети (или в ней происходит серьезный сбой). Повреждение наконечника и нагар на нем может свидетельствовать о том, что на него попадает топливо, поэтому параллельно следует провести диагностику топливной системы. Если контактный стержень сдвинут относительно корпуса СН, то в процессе установки был нарушен момент затяжки. В таком случае следует воспользоваться услугами другого СТО.

Проверка свечей накаливания

Не стоит дожидаться, пока калильный элемент сломается. Поломка может быть связана не только с перегревом спирали. Перекаленный металл со временем становится хрупким. В результате сильной компрессии наконечник может просто расколоться на части. Помимо того, что свеча перестанет работать, посторонний предмет в цилиндре может сильно повредить эту пару в моторе (разрушится зеркало стенок цилиндра, металлическая часть может попасть между поршнем и нижней частью головки, что повредит поршень и т.д.).

Хотя в данном обзоре перечислено большинство поломок СН, чаще всего происходит обрыв спирали. В летний период двигатель даже не подаст признаков того, что данная деталь сломалась. По этой причине следует проводить ее профилактическую диагностику.

Для этого нужно воспользоваться любой модификацией тестера. Выставляем режим замера сопротивления. Перед тем, как подсоединять щупы, нужно отключить питающий провод (скручивается с вывода). Плюсовым контактом касаемся вывода свечи, а минусовым – к самому мотору. Если в машине используется модель с двумя выводами, тогда подсоединяем щупы в соответствии с полюсами. У каждой детали свой показатель сопротивления. Обычно он указывается на упаковке.

Не снимая устройство с мотора, можно проверить еще и в режиме прозвонки. Мультиметр выставляется в соответствующее положение. Одним щупом касаемся вывода свечи, а другим – корпуса. Если никаких сигналов – значит, цепь оборвана и свечу нужно заменить.

Еще один способ – замерить потребление тока. Питающий провод отсоединяется. К нему подсоединяем одну клемму мультиметра, выставленного в режим амперметра. Вторым щупом прикасаемся вывода калильной свечи. Если деталь исправна, она потребляет от 5 до 18 ампер в зависимости от типа. Отклонения от нормы – причина, чтобы выкрутить деталь и проверить ее при помощи других способов.

Выполняя перечисленные выше процедуры, следует придерживаться общего правила. Если откручивается провод, подающий ток, в первую очередь нужно отключить аккумулятор, чтобы случайно не спровоцировать короткое замыкание.

Снятая свеча тоже проверяется несколькими способами. Один из них позволяет проверить, накаляется она или нет. Для этого центральный вывод соединяем с плюсовой клеммой АКБ, а минус садим на корпус устройства. Если свеча накалилась в должной мере, значит, она исправна. При выполнении этой процедуры, нужно помнить, что после отключения детали от батареи она остается достаточно горячей, чтобы получить ожог.

Следующий способ можно применять исключительно на машинах, в которых нет электронного блока управления. Отключаем подающий провод от вывода. Касательными движениями пытаемся подсоединить его к центральному контакту. Если в процессе появляется искра, значит, деталь исправна.

Итак, как мы увидели, от исправности калильных свечей зависит, насколько стабильно будет работать холодный мотор в зимний период. Помимо проверки свечей, перед наступлением зимы следует также проводить диагностику мотора и систем, которые связаны с его работой. На сервисной станции помогут вовремя выявить неисправности, которые могут повлиять на работоспособность свечей накала.

В завершение познакомьтесь с видеообзором о том, как проверить работоспособность свечи накала:

Свечи накала дизель - как ПРАВИЛЬНО и легко проверить и заменить. Самое ПОЛНОЕ руководство.

Вопросы и ответы:

Сколько свечей зажигания в дизельном двигателе? В дизельном двигателе ВТС воспламеняется за счет впрыска солярки в раскаленный от сжатия воздух. Поэтому в дизеле не используются свечи зажигания (только накала для подогрева воздуха).

Как часто менять свечи в дизельном двигателе? Это зависит от мотора и условий эксплуатации. В среднем свечи меняются в промежутке между 60 и 10 тысячами км. пробега. Иногда они отхаживают и 160 тысяч.

Как работают свечи накаливания на дизеле? Они начинают работать перед пуском мотора (включается зажигание бортовой системы), подогревая воздух в цилиндрах. После прогрева мотора они отключаются.