Свічки запалювання - для чого потрібні і як працюють

Свічки запалювання

Жоден бензиновий двигун внутрішнього згоряння неможливо запустити без свічки запалювання. У нашому огляді розглянемо пристрій цієї деталі, як вона працює і що потрібно врахувати, вибираючи новий комплект для заміни.

Що таке свічки запалювання

Свічка - невеликий елемент системи запалювання авто. Вона встановлюється над циліндром двигуна. Один кінець угвинчується в сам двигун, на інший надівається високовольтний провід (або в багатьох модифікаціях двигунів окрема котушка запалювання).

Хоча ці деталі беруть безпосередню участь в русі поршневий групи, не можна сказати, що це найважливіший елемент в моторі. Двигун неможливо буде завести і без інших компонентів, таких як бензонасос, карбюратор, котушка запалювання і т.д. Швидше свічка запалювання - чергова ланка механізму, який сприяє стабільній роботі силового агрегату.

Для чого потрібні свічки в автомобілі

Вони забезпечують утворення іскри для займання бензину в камері згоряння двигуна. Трохи історії.

Перші ДВС оснащувалися трубками напруження з відкритим вогнем. У 1902 році Роберт Бош запропонував Карлу Бенцу встановити в його мотори свою розробку. Деталь мала практично ту ж конструкцію і працювала за таким же принципом, що і сучасні аналоги. Протягом історії вони зазнавали незначні зміни, які стосувалися матеріалів для провідника і діелектрика.

Пристрій свічок запалювання

На перший погляд здається, що свічка запалювання (СЗ) має просту конструкцію, але насправді її пристрій набагато складніше. Даний елемент системи запалювання двигуна складається з наступних елементів.

• Контактний наконечник (1). Верхня частина СЗ, на яку надівається високовольтний провід, що йде від котушки запалювання або індивідуальна. Найчастіше цей елемент виконаний з потовщенням на кінці, для фіксації за принципом засувки. Бувають свічки з різьбленням на наконечнику.
• Ізолятор з зовнішніми ребрами (2, 4). Ребра на ізоляторі утворюють бар'єр для струму, запобігаючи пробої від стрижня на поверхню деталі. Він виготовлений з кераміки з оксидом алюмінію. Цей вузол повинен витримувати скачки температури до 2 500 градусів (утворюється в процесі згорання бензину) і при цьому зберігати діелектричні властивості.
• Корпус (5, 13). Це металева частина, на якій зроблені ребра для фіксації гайковим ключем. На нижній частині корпусу нарізана різьба, за допомогою якої свічка угвинчується в свічковий колодязь мотора. Матеріал корпусу - високолегована сталь, поверхня якої покрита хромом для перешкоди процесу окислення.
• Контактний стрижень (3). Центральний елемент, за яким надходить електричний розряд. Він виготовляється зі сталі.
• Резистор (6). Стеклогерметіком оснащені більшість сучасних СЗ. Він гасить радіоперешкоди, що виникають в процесі подачі електрики. Він також служить ущільнювачем для контактного стрижня і електрода.
• Ущільнювальна шайба (7). Ця деталь може бути у вигляді конуса або звичайною шайби. У першому випадку це один елемент, у другому використовується додаткова прокладка.
• Тепловідвідними шайба (8). Забезпечує швидке охолодження СЗ, розширюючи діапазон нагрівання. Від цього елемента залежить кількість що утворюється на електродах нагару і довговічність самої свічки.
• Центральний електрод (9). Спочатку цю деталь виготовляли зі сталі. Сьогодні використовується біметалічний матеріал з струмопровідних сердечником, покритим тепловідвідними складом.
• Тепловий конус ізолятора (10). Служить для охолодження центрального електрода. Висота цього конуса впливає на краплинне число свічки (холодна або тепла).
• Робоча камера (11). Простір між корпусом і конусом ізолятора. Воно полегшує процес підпалу бензину. У «факельних» свічках ця камера розширена.
• Бічний електрод (12). Між ним і сердечником відбувається розряд. Цей процес аналогічний дугового розряду на масу. Існують СЗ з декількома бічними електродами.

На фото також показано значення h. Це іскровий зазор. Іскри легше відбувається при мінімальній відстані між електродами. Однак свічка повинна при цьому запалити повітряно-паливну суміш. А для цього потрібно «жирна» іскра (довжиною не менше одного міліметра) і, відповідно, більший зазор між електродами.

Більше про зазорах розповідається в наступному відео:

Іридієві свічки - варто ставити чи ні?

Для економії ресурсу акумулятора деякі виробники використовують інноваційну технологію створення СЗ. Вона полягає в тому, щоб зробити центральний електрод тонше (менше буде потрібно енергії для подолання збільшеного іскрового зазору), але при цьому, щоб він не перегорає. Для цього використовують сплав інертних металів (таких як золото, срібло, іридій, паладій, платина). Приклад такої свічки показаний на фото.

Як працюють свічки запалювання в машині

Коли запускається мотор, від котушки запалення (вона може бути одна на всі свічки, одна на дві свічки або індивідуальна на кожну СЗ) надходить струм високої напруги. У цей момент між електродами свічки утворюється іскра, що підпалює повітряно-паливну суміш у циліндрі.

Які навантаження зазнають

У процесі роботи двигуна кожна свічка запалювання зазнає різних навантажень, тому вони виготовляються з таких матеріалів, які здатні тривалий час витримувати такі навантаження.

Теплові навантаження

Робоча частина свічки запалення (обидва її електроди) розташована всередині циліндра. Коли відкривається впускний клапан (або клапани в залежності від конструкції двигуна), в циліндр надходить свіжа порція повітряно-паливної суміші. У зимовий період її температура може бути негативною або близькою до нульового значення.

На розігрітому двигуні при запаленні ВТС температура в циліндрі може різко підвищуватися до 2-3 тисяч градусів. Через такі різкі та критичні перепади температури електроди свічки можуть деформуватися, що згодом впливає на зазор між електродами. На додаток до цього у металевій частині та фарфоровому ізоляторі різний коефіцієнт теплового розширення. Такі різкі перепади здатні зруйнувати ізолятор.

механічні навантаження

Залежно від типу двигуна при запаленні суміші палива і повітря тиск у циліндрі може різко змінюватися від стану вакууму (негативний тиск щодо атмосферного) до атмосферного тиску, що перевищує, на 50 кг/кв.см. і вище. Крім того, коли двигун працює, він створює вібрації, які теж негативно позначається на стані свічок.

Хімічні навантаження

Більшість хімічних реакцій можливі за високої температури. Те саме можна сказати і про процеси, що відбуваються при згорянні вуглецевого палива. При цьому виділяється велика кількість хімічно активних речовин (завдяки цьому каталітичний нейтралізатор - він вступає в хімічну реакцію з цими речовинами і нейтралізує їх). Згодом вони впливають на металеву частину свічки, утворюючи на ній різного роду нагар.

Електричні навантаження

Коли утворюється іскра, на центральний електрод подається струм високої напруги. Здебільшого цей показник становить 20-25 тисяч вольт. У деяких силових агрегатах котушки запалення генерують імпульс вище за цей параметр. Розряд триває до трьох мілісекунд, але цього достатньо, щоб така висока напруга позначилася на стані ізолятора.

Відхилення від нормального процесу згоряння

Робочий ресурс свічки запалювання може скоротитися за зміни процесу згоряння повітряно-паливної суміші. На цей процес впливають різні фактори, наприклад, погана якість палива, раннє чи пізнє запалення тощо. Ось деякі з цих факторів, які скорочують ресурс нових свічок запалювання.

Пропуски займання

Даний ефект виникає при подачі збідненої суміші (повітря набагато більше, ніж самого палива), коли генерується недостатня потужність струму (таке відбувається через несправність котушки запалення або через неякісну ізоляцію високовольтних проводів – пробивають) або утворюється пропуск іскроутворення. Якщо двигун страждає від цієї несправності, на електродах і ізоляторі буде утворюватися нагар.

Напальне запалювання

Існує два типи гартальних запалень: передчасне і запізнювальне. У першому випадку іскра спрацьовує раніше, ніж поршень досягне верхньої мертвої точки (відбувається збільшення кута випередження запалення). У цей момент двигун сильно нагрівається, що призводить до ще більшого збільшення УОЗ.

Даний ефект призводить до того, що повітряно-паливна суміш може довільно спалахувати при надходженні в циліндр (загоряється за рахунок розпечених деталей циліндропоршневої групи). Коли відбувається напальне запалювання, можуть ушкоджуватися клапани, поршні, прокладка ГБЦ та поршневі кільця. Що стосується пошкоджень свічки, то в цьому випадку може розплавитись ізолятор або електроди.

Детонація

Це процес, який теж відбувається через високу температуру в циліндрі та низький октановий числа палива. При детонації ще не стиснута ВТС починає спалахувати від розпеченої деталі в найвіддаленішій від впускного поршня частини циліндра. Цей процес супроводжується різким загорянням повітряно-паливної суміші. Енергія, що вивільняється, поширюється не від головки блоку, а від поршня до головки зі швидкістю, що перевищує швидкість звуку.

В результаті детонації циліндр сильно перегрівається в одній частині, перегріваються поршні, клапани та самі свічки. Плюс свічка зазнає збільшеного тиску. В результаті такого процесу ізолятор СЗ може луснути або відколоти його частину. самі електроди можуть перегоріти чи оплавитися.

Детонація двигуна визначається характерними металевими стуками. Також із вихлопної труби може з'явитися чорний дим, мотор почне витрачати багато палива, а його потужність стане відчутно меншою. Для своєчасного виявлення даного згубного ефекту в сучасних двигунах встановлюється датчик детонації.

дизель

Хоча ця проблема не пов'язана з некоректною роботою свічок запалювання, все ж таки вона зачіпає і їх, піддаючи великому навантаженню. Дизелінг це самостійне займання бензину при вимиканні двигуна. Цей ефект відбувається через контакт повітряно-паливної суміші з розпеченими деталями мотора.

Такий ефект з'являється тільки в тих силових агрегатах, у яких при виключенні запалення не перестає працювати паливна система – в карбюраторних ДВЗ. Коли водій глушить двигун, за інерцією поршні продовжують всмоктувати повітряно-паливну суміш, а механічний паливний насос не припиняє подачу бензину в карбюратор.

Дизелінг утворюється на вкрай малих оборотах двигуна, що супроводжується дуже нестабільною роботою двигуна. Цей ефект припиняється, коли деталі циліндропоршневої групи не охолонуть достатньою мірою. У деяких випадках це триває кілька секунд.

Свічкова сажа

Тип нагару на свічках може бути різним. По ньому можна умовно визначити деякі проблеми з двигуном. Твердий вуглецевий нагар з'являється на поверхні електродів, коли температура суміші, що згорає, перевищує 200 градусів.

Якщо на свічці великий нагар, здебільшого він перешкоджає працездатності СЗ. Проблему можна усунути, почистивши свічку. Але очищення не усуває причину утворення неприродного нагару, тому ці причини треба усувати. Сучасні свічки розробляються так, щоб вони могли самостійно очищатись від нагару.

Ресурс свічок

Робочий ресурс свічок запалювання залежить немає від одного чинника. На період заміни СЗ впливає:

• Матеріал, з якого виготовляються електроди;
• Умови експлуатації;
• Особливості роботи двигуна;
• Кількість моторгодин.

Якщо брати класичні нікелеві свічки, зазвичай вони відходжують до 15 000 кілометрів пробігу. Якщо машина експлуатується в умовах мегаполісу, то ця цифра буде меншою, тому що хоч машина не їде, але коли вона стоїть у пробці або тягучці, двигун продовжує працювати. Багатоелектродні аналоги працюють приблизно вдвічі довше.

При встановленні свічок з іридієвими або платиновими електродами, як вказують виробники цієї продукції, вони здатні відходити до 90 тисяч кілометрів. Звичайно, на їхню працездатність також впливає технічний стан двигуна. Більшість автомобільних сервісів рекомендують проводити заміну свічок через кожні 30 тисяч кілометрів пробігу (у межах кожного другого планового технічного обслуговування).

Види свічок запалювання

Основні параметри, за якими відрізняються всі СЗ:

1. кількість електродів;
2. матеріал центрального електрода;
3. краплинне число;
4. розмір корпусу.

По-перше, свічки бувають одноелектродні (класична з одним електродом «на масу») і багатоелектродними (бічних елементів може бути два, три або чотири). Другий варіант має більший ресурс, тому що іскра стабільно з'являється між одним з цих елементів і сердечником. Деякі бояться купувати таку модифікацію, думаючи, що в цьому випадку іскра буде розподілятися між усіма елементами і тому буде тонкою. Насправді струм завжди йде шляхом найменшого опору. Тому дуга буде одна і її товщина не залежить від кількості електродів. Швидше за наявність кількох елементів збільшує надійність іскріння при обгоранні одного з контактів.

По-друге, як уже зверталася увага, товщина центрального електрода впливає на якість іскри. Однак тонкий метал при сильному нагріванні швидко перегорає. Для усунення такої проблеми виробники розробили новий тип свічок з сердечником з платини або іридію. Його товщина становить близько 0,5 міліметра. Іскра в таких свічках настільки потужна, що нагар в них практично не утворюється.

По-третє, свічка запалювання буде справно працювати тільки при певному нагріванні електродів (оптимальний температурний діапазон - від 400 до 900 градусів). Якщо вони будуть занадто холодними, на їх поверхні буде утворюватися нагар. Надмірна температура призводить до розтріскування ізолятора, а в гіршому випадку - до гартівного запалення (коли паливна суміш запалюється від температури електрода, а потім з'являється іскра). І в першому і в другому випадку це негативно позначається на всьому моторі.

Чим вище показник калильного числа, тим менше СЗ буде нагріватися. Такі модифікації називаються «холодними» свічками, а з меншим показником - «гарячими». У звичайних моторах встановлюються моделі із середнім показником. Промислова техніка частіше працює на знижених оборотах, тому вони оснащуються «гарячими» свічками, які не так швидко остигають. Двигуни спортивних автомобілів часто працюють в режимі підвищених оборотів, тому є ризик перегріву електродів. У цьому випадку встановлюються «холодні» модифікації.

По-четверте, все СЗ різняться розміром граней для ключа (16, 19, 22 і 24 міліметри), а також довжиною і діаметром різьблення. Який розмір свічки підійде для конкретного двигуна, можна подивитися в керівництві по експлуатації.

Основні параметри даної деталі розглядаються в відео:

Що потрібно знати про свічки запалювання

Маркування і термін служби

На керамічному ізоляторі кожної деталі нанесено маркування, що дозволяє визначити, чи підійде вона до цього мотору чи ні. Ось приклад одного з варіантів:

А - У 17 Д У Р М 10

Позиція в маркуванні	значення символу	Опис
1	Тип різьби	А - різьблення М14х1,25 М - різьблення М18х1,5 Т - різьблення М10х1
2	опорна поверхня	К - конічна шайба - - плоска шайба з прокладкою
3	Конструкція	М - малогабаритна свічка У - зменшений шестигранник
4	Калійне число	2 - сама «гаряча» 31 - сама «холодна»
5	Довжина нарізної частини (мм.)	Н - 11 Д - 19 - - 12
6	Особливості теплового конуса	В - виступає з корпусу - - втоплений в корпус
7	наявність стеклогерметіка	Р - з резистором - - без резистора
8	матеріал сердечника	М - мідний - - сталевий
9	Порядковий номер модернізації

Кожен виробник встановлює свої терміни заміни свічок запалювання. Наприклад, стандартну одноелектродная свічку потрібно міняти при пробігу не більше 30 000 км. Цей фактор залежить також від показника мотогодин (як вони вираховуються, розказано на прикладі заміни автомобільного масла). Дорожчі (платинові і Іридієві) потрібно міняти не рідше, ніж через 90 000 км.

Термін служби СЗ залежить від характеристик матеріалу, з якого вони виготовляються, а також від умов експлуатації. Наприклад, нагар на електродах може свідчити про збої в паливній системі (подача надмірно збагаченої суміші), а білий наліт говорить про невідповідність калильного числа свічки або про ранній запалюванні.

Потреба в перевірці свічок запалювання може виникнути в наступних випадках:

• при різкому натисканні на педаль акселератора мотор реагує з помітним запізненням;
• утруднений запуск двигуна (наприклад, для цього потрібно довго крутити стартером);
• зниження потужності двигуна;
• значне підвищення витрати палива;
• загоряється check двигуна на приладовій панелі;
• ускладнений запуск двигуна на морозі;
• нестабільна робота на холостих обертах (мотор "троїть").

Варто зауважити, що ці чинники свідчать не тільки про несправності свічок. Перш ніж приступати до їх заміни, слід подивитися на їх стан. На фото показано, який вузол в двигуні вимагає уваги в кожному окремому випадку.

Як перевірити, що свічки працюють правильно

При некоректній роботі силового агрегату насамперед необхідно звернути увагу до елементи, які підлягають планової заміни. Існує кілька способів перевірити працездатність свічок запалювання.

Поперемінне відключення живлення

Багато автомобілістів по черзі знімають дроти зі свічок на моторі, що вже працює. При нормальній роботі цих елементів відключення високовольтного дроту відразу ж позначиться на роботі двигуна - він почне смикатися (бо один циліндр перестав працювати). Якщо зняття одного з проводів не вплинуло на роботу силового агрегату, значить, ця свічка не працює. При використанні даного методу можна пошкодити котушку запалювання (для довговічної роботи вона повинна завжди розряджатися, а якщо її зняти зі свічки, розряд не відбувається, тому котушка може пробити).

Перевірка «на іскру»

Це менш шкідливий спосіб для котушки запалення, особливо якщо вона індивідуальна (входить до конструкції надсвічника). Суть такого тесту полягає в тому, що свічку викручують на двигуні, що не працює. На неї надягається високовольтний провід. Далі свічку потрібно притулити різьбленням до клапанної кришки.

Пробуємо запустити двигун. Якщо свічка справна, між електродами з'являтиметься чітка іскра. Якщо вона несуттєва, то необхідно змінити високовольтний провід (може йти витік через погану ізоляцію).

Перевірка тестером

Для виконання цієї процедури буде потрібно іскровий п'єзоелектричний пробник або тестер. Його можна купити у магазині автозапчастин. Двигун при цьому заглушений. Замість свічника високовольтного дроту на свічку надівається наконечник гнучкого з'єднувача тестера. Пружний щуп пробника сильно притискається до корпусу клапанної кришки (маса двигуна).

Далі кілька разів натискається клавіша тестера. При цьому повинна загорятися індикаторна лампочка, а на свічці має з'являтися тріск іскри. Якщо ні лампочка не спалахує, то свічка неробоча.

Що буде, якщо вчасно не змінювати свічки?

Звичайно, якщо автомобіліст не звертає увагу на стан свічок запалювання, автомобіль не отримає критичних ушкоджень. Наслідки виявляться пізніше. Найчастіший результат такої ситуації – відмова двигуна заводитися. Причина в тому, що сама система запалювання може працювати справно, акумулятор повністю заряджений, а свічки або не дають достатньо потужної іскри (наприклад, через великий нагар), або взагалі її не генерують.

Щоб запобігти цьому, потрібно бути уважним до непрямих ознак, що вказують на проблеми зі свічками:

1. Мотор почав троїти (смикається на холостому ходу або під час їзди);
2. Двигун став погано запускатись, свічки постійно заливає;
3. Підвищився витрата палива;
4. Густіший дим з вихлопної за рахунок палива, що погано згоряє;
5. Машина стала менш динамічною.

Якщо водій відрізняється дивовижним спокоєм за наявності всіх цих ознак, і продовжує експлуатувати своє авто в колишньому режимі, незабаром виявляться серйозніші наслідки - аж до виходу з ладу двигуна.

Одним з найнеприємніших наслідків є часта детонація в циліндрах (коли повітряно-паливна суміш не згорає плавно, а різко вибухає).

Несправності свічок запалювання

Про несправність свічок запалення свідчить повна або часткова відсутність запалення в одному або кількох циліндрах. Цей ефект ні з чим не переплутаєш - якщо не працює одна або відразу дві свічки, мотор або не заведеться, або буде працювати вкрай нестабільно (чхатиме і сіпається).

Свічки запалення не мають у собі будь-яких механізмів або великої кількості елементів, тому їх основними несправностями є тріщини чи сколи ізолятора чи деформація електродів (розплавилися чи змінився зазор між ними). Свічки будуть нестабільно працювати, якщо на них нашарувався нагар.

Як доглядати свічки взимку?

Багато фахівців рекомендують встановлювати на зиму нові свічки, навіть якщо старі ще нормально працюють. Причина в тому, що при запуску двигуна, який простояв цілу ніч на морозі, температури слабкої іскри буде недостатньо, щоб спалахнуло холодне паливо. Тому необхідно, щоби свічки стабільно утворювали жирні іскри. По закінченні зимового періоду можна встановити старі СЗ.

Причому за час експлуатації машини в зимовий період на свічках може утворитися нагар, більший, ніж при роботі інших свічок в решту трьох сезонів. Таке відбувається при короткочасних поїздках морозом. У такому режимі двигун не прогрівається належним чином, через що свічки не можуть самостійно очиститися від нагару. Щоб активувався цей процес, спочатку двигун потрібно вивести на робочу температуру, а потім проїхатися на підвищених оборотах.

Як вибрати свічки запалювання?

У деяких випадках відповідь на це питання залежить від фінансових можливостей автомобіліста. Так, якщо системи запалювання і подачі палива правильно налаштовані, стандартні свічки змінюються тільки тому, що так вимагає виробник.

Оптимальний варіант - купити ті свічки, які рекомендує встановлювати виробник двигуна. Якщо цей параметр не вказано, то в цьому випадку слід орієнтуватися на розміри свічки і на параметр калильного числа.

Деякі автомобілісти мають в запасі відразу два комплекти свічок (зимовий і літній). Їзда на короткі відстані і на знижених оборотах вимагає установки «гарячої» модифікації (частіше такі умови виникають взимку). Дальні поїздки на підвищених обертах навпаки зажадають установки більш «холодних» аналогів.

Важливим фактором при виборі СЗ - виробник. Провідні бренди беруть гроші не тільки за назву (як помилково вважають деякі автомобілісти). Свічки таких виробників, як Bosch, Champion, NGK і ін. Мають збільшений ресурс, в них використовуються сплави інертних металів і більше захищені від окислення.

Своєчасне обслуговування систем подачі палива і запалювання помітно продовжить термін служби свічок запалювання і забезпечить стабільність ДВС.

Більш детальну інформацію про роботу свічок запалювання і про те, яка модифікація краще, дивіться у відео:

Відео на тему

Ось коротке відео про поширені помилки при виборі нових свічок запалювання:

5 помилок при ВИБОРІ СВІЧКІВ ЗАПАЛУВАННЯ

Питання та відповіді:

Навіщо свічка в машині? Це елемент системи запалення, який відповідає за запалення повітряно-паливної суміші. Свічки використовуються в двигунах, що працюють на бензині або газі.

Куди вставляється свічка у машині? Вона вкручується в свічкову криницю, що знаходиться в головці блоку циліндрів. В результаті її електрод виявляється у камері згоряння циліндра.

Як зрозуміти, що час міняти свічки запалювання? Важкий запуск двигуна; впала потужність силового агрегату; підвищилася витрата палива; "задумливість" при різкому натисканні на газ; троїння двигуна.