Виды, устройство и принцип работы свечей зажигания

Один из наиболее важных элементов системы зажигания двигателя – свеча зажигания. Ее основная задача воспламенять в камере сгорания топливовоздушную смесь. В современные модели автомобилей могут быть установлены свечи зажигания, имеющие совершенно разные эксплуатационные характеристики и конструкцию, тем не менее, по принципу действия они практически не отличаются друг от друга.

Устройство свечи зажигания и ее роль в автомобиле

свеча зажигания в базовой конструкции в себя включает:

• Металлический корпус, на внешней стороне которого нанесена резьба, чтобы закрепить свечу зажигания в головке блока цилиндров. Корпус выступает в качестве проводника от «массы» к электроду (боковому) и отводит лишнее тепло.
• Изолятор с ребристой поверхностью для предотвращения пробоя на поверхности путем удлинения прохождения поверхностного тока.
• Электроды, искра между которыми воспламеняет топливовоздушную смесь:
  • Центральный (из благородных металлов, с целью возможности самоочистки);
  • Боковой (из стали с внедрением небольшого количества никеля и марганца).
• Контактный вывод, закрепляющий в системе зажигания двигателя и высоковольтные провода при помощи резьбового соединения или защелкивающегося контакта.

Иногда в устройстве свечи зажигания предусматривается резистор, подавляющий помехи, созданные системой зажигания двигателя (сопротивление 2-10 кOм).

Свеча зажигания двигателей внутреннего сгорания еще называется искровая, т.к. во время работы мотора на каждом такте сжатия создает искру для воспламенения топливовоздушной смеси в нужный момент. Свеча зажигания крепятся к корпусу головки блока цилиндров при помощи специальных отверстий и резьбы; по одной на каждый цилиндр в двигателе: рабочая часть – в камере сгорания двигателя, контактный вывод – снаружи. Исключение здесь составляют, пожалуй, только двигатели типа Twinspаrk.

Для затяжки свечи зажигания рекомендуется обращаться к профессионалам, т.к. ее неправильное выполнение может спровоцировать сбои в работе двигателя: недостаточная затяжка понизит компрессию в камере сгорания; избыточная – может спровоцировать механические деформации.

Характеристики свечи зажигания и принцип работы

Создать искру и поддерживать ее в течение определенного времени – основная функция свечи. В катушке зажигания («плюс» – на центральном электроде, «минус» – на боковом) происходит преобразование напряжения от аккумулятора из низкого в высокое (до 40 тысяч Вольт). Далее напряжение поступает на электроды свечи зажигания, с выполненным между ними зазором. Искра возникает между электродами тогда, когда на них напряжение достигает величины, достаточной для преодоления сопротивления среды в зазоре.

Роль искрового зазора

Один из основных элементов, определяющий какое минимальное расстояние между электродами необходимо для создания искры, достаточной для преодоления сопротивления среды (топливовоздушной смеси под давлением) – искровой зазор, величину которого задает производитель. Искровой зазор не должен быть слишком большим, т.к. в этом случае воспламенение смеси может не произойти в результате нехватки энергии разряда искры. В то же время искровой зазор не должен быть слишком маленьким, иначе электроды будут прогорать, и свечи подвергнутся большому износу.

На величину искрового зазора влияют некоторые параметры двигателя: режим работы, производитель и тип, – зазор варьируется в пределах 0,4-2 мм. Чтобы проверить размер величины искрового зазора, применяют плоский или округлой формы щуп. Плоским щупом легче пользоваться, однако измерения с помощью него происходят без учета износа поверхностей электродов, что в результате дает погрешность. Необходимо подогнуть вручную боковой электрод, чтобы подогнать зазор под нужные размеры.

Значение калильного числа

Калильное число – важный параметр, определяющий тепловые свойства конструкции. Он дает понять, каким должно быть давление в камере сгорания, чтобы предотвратить вероятность возникновения калильного зажигания – бесконтрольного самостоятельного воспламенения топливовоздушной смеси. Таким образом, чем выше калильное число, тем меньше разогрев свечи зажигания, пока работает двигатель. Калильное число в применяемых конструкциях должно соответствовать условиям и режиму работы двигателя, и его типу. Например, в условиях повышенной нагрузки в теплое время года лучше применить конструкции, в которых высокое калильное число, а при небольших нагрузках или зимой – низкое.

Двигатели, уровень давления в которых невелик, а в применяемом топливе небольшое октановое число, как правило, содержат свечи зажигания, имеющие невысокое калильное число, а двигатели, в камере сгорания которых высокие температурные нагрузки и повышенная компрессия, имеют свечи зажигания, где калильное число большое.

Маркировки и виды свечей зажигания

Каждый производитель имеет свою маркировку для выпускаемых свечей зажигания поэтому, выбирая какую конструкцию и модель свечи приобрести, рекомендуется внимательно изучить ее параметры: форму опорной поверхности, диаметр резьбы. По данным параметрам можно определить, возможно ли установить данную модель на конкретный двигатель. Конструкции, имеющие в своем составе резистор, как правило, маркируются обозначением – «R». Также указывается информация о материале, из которого изготовлены электроды, о величине калильного числа и о размерах искрового зазора.

свечи зажигания подразделяют:

• по количеству электродов:
  • одноэлектродные;
  • многоэлектродные (боковых электродов несколько, в каком из них сопротивление будет наименьшим, в том и возникнет искра);
• по величине калильного числа:
  • горячие (калильное число – 11-14);
  • средние (калильное число – 17-19);
  • холодные (калильное число – от 20 и больше);
  • унифицированные (калильное число – 11-20).
• по материалу, из которого изготовлен центральный электрод:
  • вольфрамовые;
  • иридиевые;
  • иттриевые;
  • палладиевые;
  • платиновые.

Свечи зажигания автомобиля, обладающими наибольшей долговечностью и наименее подверженными износу, считаются иридиевые свечи зажигания. Их устанавливают в двигатели с высокой мощностью. Не имеет особого смысла ставить их на простые моторы, т.к. какого-либо значительного улучшения они не дадут.

Наиболее часто встречающиеся неисправности и срок эксплуатации свечей зажигания

Чтобы узнать, когда пора поменять свечу зажигания, необходимо рассмотреть и учесть некоторые параметры:

• Срок службы для данной марки двигателя, заявленный производителем: срок эксплуатации свечи зажигания в типовых двигателях составляет до 50 000 км пробега; платиновых свечей зажигания –  90 000 км; иридиевых свечей – до 160 000 км (это наиболее дорогостоящие свечи).
• Условия эксплуатации.

Стоит иметь ввиду, что, применяя топливо низкого качества, срок эксплуатации свечей зажигания на практике, как правило, снижается на 20 % от срока, который был заявлен на производстве. Иридиевые свечи зажигания являются наиболее чувствительными.

• Состояние электродов.

свечи зажигания в процессе длительной работы, а также при наличии сбоев режима двигателя, постепенно выгорают. Очистить электроды возможно либо механически, либо они могут самостоятельно очиститься, но для этого необходимо достичь высоких температур. Здесь необходимо помнить, что нельзя очищать механическим способом свечи, в которых центральный электрод платиновый или иридиевый.

• Состояние изолятора. Возможно наличие на нем загрязнений или разрушений.

свечи зажигания в автомобиле могут показаться его незначительным элементов, однако их не стоит недооценивать. От состояния свечей во многом зависит ряд важных факторов: расход топлива, мощность двигателя и корректность его запуска, концентрация углекислого газа (CО₂) в выхлопе и т.п.

Таким образом, подробно рассмотрев автомобильные свечи зажигания, становится очевидной необходимость их своевременной замены.