Немного теории о свечах зажигания

 

В этой статье речь пойдет о свечах зажигания
Свеча зажигания может рассказать о состоянии двигателя почти все, если, конечно, вы ее вывернули и осматриваете. Поводом для осмотра свечей, не считая очередного обслуживания, обычно являются отклонения в работе двигателя. Устройство обычной свечи зажигания показано на рис.

Поговорим о свечах зажигания

Все нормально, если:
резьба 1 сухая, а не мокрая;
ободок 2 — темный с тонким слоем нагара (копоти);
цвет электродов 3, 4 и изолятора 5 — от светло-коричневого до светло-желтого, светло-серого, белесого.
О неисправностях говорит: мокрая резьба (бензин, масло); ободок покрыт черным рыхлым нагаром с пятнами; электроды и изолятор темно-коричневые с пятнами, иногда на сгибе бокового электрода желтое пятно. У не работающей свечи ободок, электроды и конус изолятора покрыты нагаром и мокрые. Если свеча негерметична, появляется темный ободок снаружи изолятора у металлического корпуса.
Состояние свечей, когда они “мокрые” (в бензине) или “замасленные”, встречается редко, особенно если двигатель не новый.
Как правило, на свече — смесь бензина и масла. При попадании масла в камеру сгорания ухудшается и процесс сгорания бензина.
Воспламенение смеси бензина с воздухом происходит следующим образом. Высокое напряжение на электродах ионизирует пространство между ними и вызывает проскакивание искры. Искра нагревает некоторое небольшое по объему количество смеси до температуры воспламенения. Далее пламя распространяется по всему объему камеры сгорания. При нормальных условиях (состав смеси, давление, влажность, температура) для воспламенения смеси требуется весьма незначительная энергия и “пробивное” напряжение не более 10 кВ. В целях получения более надежного зажигания смеси при любых условиях применяют системы зажигания высокой энергии (энергия увеличена в 100 и более раз, “пробивное” напряжение — до 25 кВ).
Условия работы свечи очень напряженные. На работающем двигателе она контактирует с продуктами сгорания при температуре до 2700°С и давлении 5…6 МПа (50…60 кгс/см2). В камере сгорания температура газовой среды колеблется от 70 до 2000…2700°С. Окружающий изолятор воздух подкапотного пространства может иметь температуру от -60 до +80°С.
При всем этом температура нижней части изолятора у современных свечей должна быть в пределах 400—900°С (ранее 500—600°С). Диапазон 400—900°С — тепловые пределы работоспособности (температуры самоочистки и перегрева) свечей зажигания.
При температуре ниже 400°С даже при нормальном составе смеси, маслоотражательных колпачках и кольцах на тепловом конусе возможно отложение нагара. Искры между электродами временами вообще не будет — в работе двигателя появятся перебои.
При температуре теплового конуса более 900°С происходит воспламенение рабочей смеси уже не искрой, а от соприкосновения с раскаленным изолятором, электродами, с частицами сгоревшего нагара. В этом случае наступает калильное зажигание. Двигатель продолжает “работать” и при выключенном зажигании. Из-за перегрева начинают выгорать (оплавляться) электроды, изолятор, появляется эрозия торца корпуса свечи.
Общий тепловой баланс свечи представлен на рис.

Поговорим о свечах зажигания

Основной поток тепла — до 67% воспринимает торец корпуса свечи (ободок). Уходит же тепло в основном в головку блока цилиндров через резьбу — 91%.
Резьба свечи должна быть сухой и чистой.

Иногда рекомендуют смазывать ее тонким слоем графитовой смазки. Попадание твердых частиц (песок) на резьбу приводит к смещению ее в резьбовом отверстии головки, в результате чего отвод тепла от свечи ухудшается.
Момент затяжки резьбы свечи, например, для автомобилей ВАЗ составляет 3,2—4,0 кгс-м. У автомобилей зарубежного производства момент затяжки обычно меньше и находится в пределах 1,5—3,0 кгс-м. У автомобиля ЗАЗ- 1102 ‘Таврия” свечи А17ДВ-10 (степень сжатия 9,5) рекомендуют затягивать моментом 1,5—2,0 кгс-м.
Герметичность свечи (по резьбе) зависит не только от момента затяжки, но и от состояния резьб (в головке, на свече) и уплотнительного кольца. Затягивать свечи с использованием воротка большей длины, чем штатный, не рекомендуется. При отворачивании чрезмерно затянутой свечи ее можно просто сломать. Если свеча пропускает газы через резьбу, уплотнительное кольцо, то гнездо в головке всегда будет грязное. Пропуск газов при достаточной освещенности можно увидеть (это идущие из-под уплотнительного кольца пузырьки). При осмотре необходимо соблюдать осторожность, ибо были случаи, когда свечи “вылетали» из цилиндров.
Для затяжки свечей используется только специальный — “свечной ключ”. Его размер ~ 20,6 мм (20,638 мм=13/16 дюйма).
Оценить неисправность, которая “показывает себя” на свече, можно по рис.

Поговорим о свечах зажигания

Черной копотью покрыты корпус, изолятор и электроды свечи (рис.а). Возможные причины: длительная работа на холостом ходу, переобога щение смеси, неправильная регулировка угла замкнутого состояния контактов (или зазора в прерывателе), неисправность конденсатора, нарушение зазоров между электродами свечи, неисправность свечи.
Замасленная свеча (рис. 6). Если двигатель с большим пробегом и все свечи примерно в одинаковом состоянии, вероятнее всего “виноват” износ цилиндров, поршней, колец. Бывает появление масла в период обкатки двигателя, но это явление временное.
Если масло обнаружено на одной свече, — скорее всего подгорел выпускной клапан. При этом двигатель работает на холостом ходу неравномерно. Ремонт лучше не откладывать, так как за клапаном может обгореть седло.
Выгоревшие или сильно корродированные электроды, поясок, изъязвленный тепловой конус изолятора (рис. в) говорят о перегреве свечи. Перегрев бывает при низкооктановом бензине, неверной установке момента зажигания, слишком бедной смеси.
Оплавленные электроды свечи, поврежденный тепловой конус изолятора (рис. г) — такое происходит при слишком раннем зажигании.
Поменяв свечи местами, можно узнать нечто большее. Если свеча продолжает “заростать” нагаром и в другом цилиндре — значит, она неисправна. А если нормальная свеча из соседнего цилиндра в данном цилиндре покрылась нагаром, как и предыдущая, значит неисправность в кривошипно-шатунном механизме цилиндра.
При покупке иностранных свечей необходимо иметь ввиду, что, например, свечи Bosch производства Германии или Индии могут существенно отличаться и не только в цене.
Свечи зажигания существенно различаются своей теплонапряженностью, т.е. способностью работать при разной степени нагрева. Например, свечи с большой теплоотдачей называются “холодными”, а с меньшей теплоотдачей — “горячими”.
Тепловой режим в камере сгорания двигателя зависит в первую очередь от степени сжатия. Для двигателей с малой степенью сжатия применяютсясвечи более “горячие», иначе они не будут самоочищаться. Двигатели с высокой степенью сжатия имеют более напряженный тепловой режим. Существует опасность в перегреве свечей, поэтому применяются свечи более “холодные”.
Теплоотдача свечи определяется целым рядом параметров: длиной резьбы и теплового конуса, зазором между тепловым конусом и корпусом, длиной верхней части изолятора и ребра (канавки) на нем, теплопроводностью материалов (изолятора, электродов, корпуса и т.д.).
Теплоотдача свечи характеризуется калильным числом (входит в обозначение свечи). Калильное число условно означает время в секундах, по истечении которого на свече, установленной на специальном двигателе (работающем в определенном режиме), возникает калильное зажигание, т.е. воспламенение рабочей смеси не от искры, а от раскаленных изолятора, электродов, корпуса.

Ранее у нас считалось, что даже для одного и того же двигателя в зависимости от времени года, режима работы, качества бензина и масла, степени износа должны применяться свечи зажигания с разной тепловой характеристикой (диапазон нормальной работы свечи составлял всего 100°С,т.е. 500—600°). Современные свечи сохраняют работоспособность, если даже при пожаре оплавится и сгорит головка блока цилиндров.

Расшифровка обозначения свечей следующая: А — резьба М14х1,25-6е; цифра после буквы — калильное число; буквы после цифры Д — длина резьбы 19 мм (“длинная резьба”); В — выступающий за торец тепловой конус ; через черточку сообщается порядковый номер разработки.

Известно, что применение свечей Bosch типа W7DC и тем более W7DTC вместо “вазовских” А17ДВ снимало многие проблемы в эксплуатации автомобилей.
Для контактной (классической) системы зажигания зазор между электродами свечи обычно рекомендуется 0,5—0,6 мм для ВАЗ и 0,8—0,9 для АЗЛК, а для систем с высокой энергией — 0,7—0,8 мм.
При уменьшенном зазоре получается слабая искра, не обеспечивающая воспламенение смеси. При увеличенном — между электродами свечинапряжение тока становится недостаточным для проскакивания искры.
Зимой, а также во влажную погоду для снижения пробивного напряжения лучше использовать минимальные зазоры (0,5 или 0,7 мм). Рекомендуется даже еще уменьшить зазоры на 0,1…0,2 мм. Объясняется это тем, что длительное прокручивание двигателя стартером при низкой температуре окружающего воздуха настолько может разрядить даже новый аккумулятор, что его напряжения не хватит для образования искры в нормальном зазоре между электродами свечей.
В дождливую погоду ток высокого напряжения может стечь в “cлабом месте” системы зажигания. Такие условия эксплуатации автомобиля, как частые пуски двигателя, длительная работа на холостом ходу всегда отрицательно влияют на свечу. Особенно она “зарастает” нагаром зимой при поездках в городе.
Состояние штатной исправной свечи говорит об условиях сгорания рабочей смеси. Оптимальные условия могут быть нарушены:
неправильной регулировкой зазора в контактах прерывателя, неточным моментом зажигания, неисправностью автоматов опережения;
выходом из строя конденсатора, катушки зажигания, проводов, крышки и ротора прерывателя-распределителя; нарушением зазоров между электродамисвечей; неисправностями системы питания, переобеднением или переобогащением смеси; неисправностями в связи с износом двигателя и длительностью эксплуатации систем зажигания и питания (засорение, загрязнение, обгорание контактов и т.д.).
Сухая черная копоть на свече говорит о слишком богатой смеси (много бензина), о неисправных контактах прерывателя, о пробое изоляции высоковольтных проводов, о длительной работе двигателя с небольшой нагрузкой, при которой свечи прогревались недостаточно.
Черный маслянистый нагар указывает на забрасывание свечей маслом, проникающим через маслосъемные колпачки впускных клапанов в камеру сгорания или через изношенные поршневые кольца.
Белесый или светло-серый цвет теплового конуса изолятора и значительное обгорание электродов свидетельствует о перегреве свечей вследствие неправильной установки момента зажигания, низком октановом числе топлива, бедном составе рабочей смеси, продолжительной работе двигателя с большой частотой вращения коленчатого вала.
Существенно уменьшить отказы помогает соблюдение известных простых правил: тщательное квалифицированное обслуживание через каждые 10 или 15 тыс.км; при возникновении неисправности “разбираться до конца”, при этом направление “разбирательства” должно быть от простого к сложному, внимательным и специальным, чтобы “не навредить”; не торопитесь, тщательно анализируйте любые советы, все подвергайте сомнению, не давайте другим лицам разбирать все подряд, если вы не уверены в их компетентности; чаще двигатель не пускается или останавливается на ходу летом (особенно при повышенной влажности) из-за неисправности системы зажигания; зимой, напротив, остановка двигателя обычно связана с неисправностью системы питания.
В первом случае (летом) часто бывает достаточным “просушить” свечи, крышку прерывателя-распределителя (изнутри) и гнездо высоковольтного провода катушки зажигания. “Высыхание” происходит самопроизвольно, достаточно подождать 10—15 мин.
Во втором случае (зимой) необходимо удалить ледяную пробку, мешающую прохождению бензина. Простейший способ удаления воды из бензина
— заправка через воронку с сеткой из канистр, которые стояли на морозе.

Процесс сгорания рабочей смеси в цилиндре можно улучшить, практически “ничего не делая”. При ремонте двигателя, когда снята головка, но не вывернуты свечи, было замечено следующее. Если боковой электрод находится в положении, как показано на рис. слева,

Поговорим о свечах зажигания

то нагар темного цвета покрывает все стенки камеры сгорания. В случае же, как показано на рис. справа — нагар только на краю днища поршня.
Второе положение электродов свечи (рис. справа) более благоприятно сказывается на устойчивой работе двигателя на холостом ходу, мощности, экономичности. Установить боковой электрод в рациональное положение можно, пометив краской положение бокового электрода на верхней части корпуса свечи, а далее соответственно на свечном ключе. Выбор положения свечи при затяжке определяется допустимым моментом 30,67—39 И-м (3,13—3,99 кгс-м) (для двигате¬лей ВАЗ).
Интересным оказался эксперимент со свечами Bosch W7DTC SUPER. Двигатель автомобиля Audi-ЮО работал более или менее равномерно при частоте вращения коленчатого вала 1100 мин-1. Свечи были с одним боковым электродом, положение электрода в камере сгорания — произвольное. При установке свечей с тремя боковыми электродами двигатель стал сохранять равномерное вращение даже при 500 мин-1. Конечно, в этом случае сказалось не только положение “поджигателя” смеси, но и его величина. При наблюдении в темноте за искрообразованием у свечи с тремя боковыми электродами складывается впечатление, что образуется искровое (светящееся) кольцо.
И последнее: покупая провода высокого напряжения с распределенным по длине сопротивлением, имейте в виду, что провода красного цвета (ПВВП-8) имеют сопротивление 2000±200 Ом/м, а провода синего цвета (ПВППВ-40)
— 2550+270 Ом/м.
В свечах зажигания типа А17ДВР, FE65PR, FE65CPR сопротивление 4000—10000 Ом. В роторе устанавливают резистор на 1000 Ом.
Все перечисленные сопротивления предназначены для подавления радиопомех. Повышенные сопротивления в рассмотренных элементах особенно отрицательно могут сказаться на запуске и работе двигателя зимой.

Для всех наших наиболее массовых автомобилей рекомендуются свечи: W7DC, W7DP, WR7DC, WR7DP и WR7DS (С-Си, медь, P-Pt, платина; S-Siber, серебро; R-свеча с помехоподавительным резистором).
Свечи W7DTC (три боковых электрода) рекомендуются для двигателей 21081 (1,1 л), 2108 (1,3 л), 21083 (1,5 л) с бесконтактной системой зажигания высокой энергии, имеющей датчик-распределитель. Для двигателей с МСУД, где процессор зажигания (момент и энергия искрообразования) осуществляется по более оптимальным характеристикам, рекомендуются свечи W7DC и WR7DC (W7DP и WR7DP).
Применять свечи с помехоподавательным сопротивлением (буква R в обозначении) при обычной (контактной) системе зажигания не следует. Если еще вдобавок используются и синие высоковольтные провода (вместо красных), то “подавить” можно не только помехи, но и саму искру между электродами свечи.
Свечи W7DTC можно применять при КТСЗ (TSZk, HKZk), КСЗ с электронным блоком, а также при БТОЗ (TSZi, TSZh, HKZi, HKZh). При МСУД использование свечей W7DTC большого эффекта не даст.
Свечи с платиновым напылением электродов (W7DP, WR7DP) и тем более с серебряным (WR7DS) более дорогие и долговечные. Свечи с серебряным напылением чаще применяют для двигателей с наддувом и довольно большой мощности.
Фирмой Bosch рекомендуется момент затяжки свечей — 20 Н ■ м (1,96 кгс-м), но после затяжки следует “доворот»’ свечи. Если уплотнительное кольцо плоское, доворот — 90°; если уплотнительное кольцо имеет коническую посадочную поверхность, то доворот всего 15°.

Использованы материалы сайта http://diagnost-info.ru

Добавить комментарий