Лекционные материалы по контрольным вопросам свечей зажигания

Свечи зажигания, как правильно подобрать, основные различия и неисправности
Базовые понятия, характеристики, различия, маркировки, возможные проблемы и способы их решения

Содержание:

1. Основные характеристики свечей зажигания
1.1. Зазор между электродами
1.2. Калильное число
1.3. Количество и тип электродов
2. Основные отличия свечей зажигания друг от друга
2.1. Стандартные свечи зажигания с одним хромоникелевым электродом
2.2. Свечи зажигания с иттрием
2.3. Платиновые свечи зажигания
2.4. Иридиевые свечи зажигания
2.5. Свечи зажигания с несколькими боковыми электродами
2.6. Серебряные свечи зажигания
3. Основные неисправности свечей зажигания и как понять, что их пора менять
4. Каталог оригинальных свечей зажигания VAG и их подробное описание

В бензиновых двигателях внутреннего сгорания используются искровые свечи. Воспламенение топливо-воздушной смеси производится электрическим разрядом напряжением в несколько тысяч или десятков тысяч вольт, возникающим в воздухе между электродами свечи. Свеча срабатывает на каждом цикле, в определённый момент работы двигателя.

Первая свеча зажигания в ее современном виде была разработана немецким инженером и ученым Робертом Бошем в 1902 году. Впервые свеча зажигания была использована с магнето высокого напряжения, также разработанным в мастерской компании BOSCH. Свечи зажигания BOSCH стали использоваться в двигателях внутреннего сгорания Карла Бенца, заменив используемые в то время калильные трубки с открытым пламенем. С тех пор и по настоящее время практически все свечи зажигания используют тот же принцип работы и строение, как и в 1902 году, эволюция данного узла шла преимущественно по пути усовершенствования используемых материалов (для изолятора, проводников и т.п.) и технологии изготовления (удешевления).

Искровая свеча используется во всех типах системы зажигания: контактной, бесконтактной и электронной. Ведущими производителями выступают такие фирмы как: Denso, NGK, Bosch, Champion, Beru. (в оригинальной комплектации VAG могут поставляться свечи любого из этих производителей). Устройство свечи зажигания представляет собой керамическую трубку с проводником по центру (центарльным электродом) и металлическим электродом сбоку (боковой электрод), который является заземлением на массу через корпус двигателя, именно поэтому между центральным и боковым электродом пробегает искра.

На схеме устройства свечи зажигания справа видно, что боковой электрод тоже может иметь медный сердечник​

Грамотно подобранные свечи зажигания, взаимодействуя с хорошим качественным топливом, прослужат без замены на протяжении достаточно большого пробега втомобиля. В среднем, пробег свечей зажигания - 30 - 60 тыс. км, а если рассматривать иридиевые или платиновые свечи – то намного дольше (до 100 - 120 тыс. км)

1. Основные характеристики свечей зажигания

Основными параметрами свечей зажигания выступают:

• геометрические размеры: диаметр резьбы, размер головки ключа, длина резьбы;

• зазор между электродами;

• калильное число;

• материал изготовления;

• количество электродов.

Если с геометрическими размерами всё понятно, они зависят от конструкции двигателя, то остальные параметры несколько интереснее и на них имеет смысл остановиться по-подробнее.



1.1. Зазор между электродами

Расстояние между центральным и боковым электродами свечи называется искровым зазором. Эта величина напрямую влияет на работу двигателя: чем больше зазор, тем длиннее искра, лучше сгорание смеси и выше мощность. Но чем шире сам зазор, тем сложнее создать в нём искру и тем выше риск, что электричество найдёт себе другой путь - например, пробьёт изолятор свечи, высоковольтный провод или катушку зажигания. Поэтому искровой зазор - это величина тщательно рассчитанная инженерами до десятых долей миллиметра.

В процессе эксплуатации электроды изнашиваются, и искровой зазор постепенно растёт, увеличивая нагрузку на катушки зажигания. Вы удивляетесь, почему катушка зажигания выходит из строя? А как часто вы меняете свече и насколько точно вы подбираете их? Выход из строя узлов системы зажигания можно предупредить, меняя свечи в срок и в соответствии с заводским регламентом. Точно отрегулировать зазор вручную сложно: речь идёт о десятых долях миллиметра. Надо просто менять свечи вовремя, не дожидаясь их сильного износа и поломок.

1.2. Калильное число

При работе свеча зажигания ощутимо нагревается (до 800 - 900 °C), что неудивительно, учитывая количество проходящее через неё количество вольт. С одной стороны, это хорошо: высокая температура помогает свече самостоятельно очищаться от нагара. Но это же порождает проблему для мотористов: если свеча чересчур раскалится, то смесь в цилиндре может зажечься не от искры, а от контакта с самой свечой. Такой эффект называют калильным зажиганием.

Калильное зажигание не сулит ничего хорошего. Его последствия схожи с детонацией (хотя это разные процессы): неконтролируемое воспламенение смеси ведет к росту температуры двигателя, падению мощности, повреждению деталей.

Теплостойкость свечей определяется калильным числом: в зависимости от него свечи делятся на холодные (меньше нагреваются при работе) и горячие (нагреваются сильнее). Степень нагрева свечи регулируют конструктивно - длиной изолятора.

К сожалению, не существует единой шкалы калильных чисел: каждый производитель обозначает их, как хочет. Причём у одних брендов меньшему числу соответствуют более холодные свечи, у других - более горячие. Настоящая путаница! Остаётся пользоваться сравнительными таблицами. Ниже приведены значения для свечей Denso, NGK и Bosch. Например, у NGK 5- горячие, 6-холодные, у Denso 16-горячие, 20-холодные.

Не стоит ставить холодные свечи если 4500 оборотов - это много для вашего стиля езды. Рабочая температура в цилиндре для них будет маловата и они не будут самоочищаться. В итоге быстрее загрязнятся и выйдут из строя. Каждому двигателю предписаны свои свечи зажигания, об этом нужно всегда помнить.

Калильное число также демонстрирует, при каком давлении в камере сгорания может произойти неконтролируемое самовоспламенение топливовоздушной смеси (калильное зажигание). Простыми словами, чем больше будет калильное число, тем меньше свеча будет разогреваться в процессе работы двигателя.

Свечи с низким калильным числом устанавливаются в моторах с малым уровнем давления в камере сгорания, работающих на топливе с небольшим октановым числом. Конструкции с высоким калильным числом наоборот используются в двигателях с повышенной компрессией и высокой температурной нагруженностью камеры сгорания.

1.3. Количество и тип электродов

В классическом исполнении свеча зажигания является двухэлектродной - с одним центральным электродом и одним боковым, но вследствие эволюции конструкции появились многоэлектродные (боковых электродов может быть несколько, в основном это 2, 3 или 4). Такая многоэлектродность позволяет увеличить надежность и срок службы. Также существуют и менее распространенные из-за своей дороговизны и противоречивых тестов факельные и форкамерные свечи.

​

В современных системах зажигания с отдельной катушкой для каждой свечи важнее не количество боковых электродов, а толщина центрального. Лабораторные тесты наглядно показывают: чем тоньше центральный электрод, тем лучше работает свеча. Улучшается искрообразование, эффективнее сгорает смесь, уменьшается расход топлива и вредные выбросы. Свечи с тонкими электродами лучше самоочищаются от нагара и менее чувствительны к увеличению искрового зазора в процессе износа.

Свечи могут быть одно или биметаллическими, но так как времена, когда свечи производились только для советской техники прошли, в нынешнее время изготавливаются из двух металлов – медного сердечника и стальной хромоникелевой оболочки. Такой метод применяется чтобы обеспечивать быстрый и надежный пуск двигателя, а также быстрый отвод тепла во время работы, поскольку стальная оболочка быстро прогревается на начальном этапе работы, а медный сердечник хорошо отводит тепло при рабочей температуре от 500 до 900 °C.

Стандартный материал центрального электрода свечи - сплав никеля и хрома, такие свечи называют хромоникелевыми. Производители экспериментируют и с другими металлами (медью, серебром, иттрием), добавляя их в сплав, чтобы улучшить характеристики свечей. Но толщина электрода хромоникелевых свечей остаётся большой - около 2,5 мм. Сделать его тоньше нельзя - тепловая эрозия быстро «съест» электрод, существенно сократив и так небольшой ресурс хромоникелевой свечи. Решением стали электроды из тугоплавких драгоценных металлов: на центральный электрод стали делать напайку из сплавов стали и других дорогих металлов: платины, иридия, палладия или вольфрама. Также существуют конструкции в которых полностью заменяют медный сердечник.

Сейчас можно встретить следующие варианты исполнения центрального электрода:

• стальной хромоникелевый;

• иридиевый;

• иттриевый;

• вольфрамовый;

• платиновый;

• палладиевый;

• серебряный.

Основное распространение получили стандартные свечи с медным сердечником и стальным хромоникелевым электродом, а также свечи с платиновыми и иридиевыми напайками.

Самыми долговечными и износостойкими считаются иридиевые автомобильные свечи зажигания. Они применяются в двигателях высокой мощности, но при установке на обычные моторы серьезных улучшений не создают, обеспечивая автомобиль только более длительным сроком службы самих свечей зажигания.

Отличительная черта платиновых и иридиевых свечей зажигания - иная форма центрального и бокового электродов. Поскольку применение этих металлов позволяют обеспечить постоянную мощную искру в более жестких режимах эксплуатации, тонкий электрод требует меньшего напряжения, тем самым снижая нагрузку на катушку зажигания и оптимизируя сгорание топлива.

Имеет смысл ставить платиновые свечи в турбомоторы, так как этот металл обладает высокой коррозионной устойчивостью, а также стойкий к высоким температурам. В отличие от классических, платиновые свечи ни в коем случае нельзя очищать механическим способом.

2. Основные отличия свечей зажигания друг от друга

2.1. Стандартные свечи зажигания с одним хромоникелевым электродом

Медный сердечник заключен в износостойкую антикоррозийную хромоникелевую оболочку.

Преимущества:

• Стандартная недорогая конструкция, рассчитанная на средний пробег

• Можно применять механические способы очистки от нагара

2.2. Свечи зажигания с иттрием



Улучшенную надежность этим с виду стандартным хромоникелевым свечам обеспечивает сплав электрода с редкоземельным металлом – иттрием, который помогает добиваться максимального результат в автоспорте, а в повседневных условиях повышает надежность зажигания и износостойкость свечей.

Преимущества:

• Центральный электрод легирован иттрием, остроконечный профилированный боковой электрод.

• Повышенная стойкость к коррозии, увеличенный ресурс свечи

• Оптимальное сгорание воздушно-топливной смеси наряду с повышенной защитой катализатора и пониженным потреблением бензина

2.3. Платиновые свечи зажигания



Из всех благородных металлов платина является самой дорогой. Но для свечей зажигания она является еще и самой ценной. Поскольку она имеет самую низкую электро- и теплопроводность, а также самое малое тепловое расширение из всех благородных металлов. Кроме того, платина в значительной степени устойчива к коррозии. Поэтому платиновые свечи зажигания имеют очень длительный срок службы.

Такие свечи зажигания оснащены платиновой пластиной на среднем электроде. Это уменьшает ухудшение характеристик свечи зажигания в течение всего срока службы даже в тяжелых условиях эксплуатации. Узкий средний электрод позволяет использовать меньшее искровое напряжение, что снижает нагрузку на катушку зажигания и обеспечивает оптимальное сгорание смеси.

Свечи зажигания Double Platinum имеют платиновые наконечники, которые навариваются на центральный электрод и вплавляются в боковой электрод при помощи лазера. Это позволяет достичь максимальной надежности зажигания и износостойкости. Центральный электрод толщиной всего 0,6 мм обеспечивает мощные разряды при более низком напряжении зажигания.

Преимущества:

• Защита двигателя и катализатора

• Высокая долговечность и износостойкость

• Отсутствие пропусков зажигания на протяжении всего срока службы

• Помехоподавление для оптимальной работы всей бортовой электроники

• Необходимо меньшее напряжение для нормального искрообразования (стабильность работы при малом напряжении, критических режимах);

• Не происходит выработка электродов и как следствие ухудшение искрообразования;

• Уменьшенный центральный электрод - уменьшает вероятность "соскальзывания" искры;

• Большая химическая и температурная стойкость;

2.4. Иридиевые свечи зажигания



Иридиевые свечи зажигания являются технологическим решением высочайшего класса. На средний электрод этих свечей нанесен иридиевый сплав, привариваемый лазером по специальной технологии. Иридий является благородным и одним из самых твердых металлов. Он плавится при температуре 2450 °C, поэтому чрезвычайно устойчив к электроэрозии. Применение иридия позволило в среднем удвоить срок службы по сравнению с традиционными никелевыми свечами зажигания.

Преимущества:

• Центральный электрод со сплавом платины с иридием, диаметром всего лишь 0,6 мм

• Оптимальные характеристики зажигания и длительный срок службы

• Очень высокая эрозийная стойкость материала

• Более высокий КПД свечи зажигания

• Идеальное распространение фронта пламени во все стороны

• Максимальная долговечность и износостойкость

2.5. Свечи зажигания с несколькими боковыми электродами



Свечи зажигания с 2-мя и более электродами спроектированы для оптимальной производительности двигателя. Для продления срока службы стандартной никелевой свечи зажигания, её оснащают несколькими боковыми электродами. В такой свече зажигания искра возникает между средним и разными боковыми электродами. Это позволяет распределить износ между несколькими (до четырех) боковыми электродами и продлить срок службы свечи зажигания.

• несколько боковых электродов из хромоникелевого сплава с медным сердечником - износ равномерно распределяется между электродами;

• заостренный посеребренный центральный электрод – хорошо отводит тепло и устраняет риск калильного зажигания вследствие перегрева;

• надежное зажигание по принципу воздушно-поверхностной искры, 8 возможных искровых промежутков, искра сама находит наилучший путь для надежной работы;

• самоочищение от нагара, повышенная эластичность и улучшенная реакция двигателя.

2.6. Серебряные свечи зажигания



Свечи зажигания Bosch Silver отличаются особой конструкцией, которая определяется условиями использования и устройством двигателя. Это мощные свечи зажигания для сложных условий эксплуатации – разработаны специально для гоночных соревнований и высоких термических нагрузок.

• Центральный электрод выполнен из твердого серебра

• Повышенные температурные свойства свечи и сопротивляемость химическим воздействиям

3. Основные неисправности свечей зажигания и как понять, что их пора менять

3.1. Как часто (с какой периодичностью) надо менять свечи зажигания?

Срок службы свечей зажигания, при условии того, что сам двигатель работает исправно, определяется конструкцией свечей. Так как самое широкое распространение получили хромоникелевые, платиновые и иридиевые свечи зажигания, то по периодичности замены их можно разместить в таком порядке:

1. Медные/хромоникелевые свечи зажигания имеют стандартный ресурс работы до 30 тыс. км., их стоимость вполне соответствует сроку службе, цена одной такой свечи будет в районе 250 рублей.

2. Платиновые свечи (подразумевается напыление на электрод) стоят на втором месте по сроку службы, применяемости и ценнику. Продолжительность безотказной работы искрового зажигания в два раза больше, то есть около 60 тыс. км. К тому же образования нагара будет значительно меньше, что еще более благоприятно влияет на воспламенение воздушно-топливной смеси.

3. Иридиевые свечи в разы улучшают тепловые характеристики. Такие свечи зажигания обеспечивают бесперебойную искру при самых высоких температурах. Ресурс работы составит более 100 тыс. км, но и цена будет куда выше первых двух.

3.2. Что нужно учитывать подбирая свечи зажигания?

Первым делом заглянуть в инструкцию по обслуживанию вашего автомобиля, зачастую, там всегда можно найти информацию о том, какая марка свечей устанавливается с завода. Наилучшим выбором будут те свечи, которые рекомендует автопроизводитель, ведь на заводе учтены потребности двигателя и технические характеристики искровых свечей. Тем более, если машина уже с большим пробегом — вложения в неё виде дорогих платиновых или иридиевых свечей как минимум не оправдает себя. Также нужно принять во внимание, на каком бензине и сколько вы ездите. Бессмысленно платить деньги за дорогие свечи для мотора с объемом меньше 2 литров, когда от двигателя не требуется запредельной мощности.


3.3. Основные признаки выхода из строя свечи зажигания

Не смотря на то, что свечи зажигания меняются по пробегу автомобиля, случается и такое, что они выходят из строя преждевременно. Внешний вид свечей зажигания может рассказать не только об их работе, но и неисправностях, как топливной системы, так и других систем двигателя.

Чтобы водители смогли понять по поведению своего авто, что пора заменить свечи зажигания, напомним основные признаки их неисправностей:

• пропуски зажигания и троение двигателя (сопровождается появлением ошибки в памяти ЭБУ);

• запах бензина в выхлопе (от работающей машины сильнее пахнет бензином, а значит сгорание топлива происходит некорректно);

• повышенный расход топлива (когда свечи не дожигают топливо, идёт перерасход бензина);

• ухудшение динамики (разумеется, что если топливо горит с низким КПД, то и динамика автомобиля падает);

• калильное зажигание (преждевременное воспламенение или детонация в результате перегрева камеры сгорания);

• коричневый цвет и трещины внизу изолятора свечи (явный перегрев и неправильное протекание процесса горения топлива).

3.4. Как проверить работоспособность свечи зажигания

1) Измерять сопротивление встроенных резисторов и разброс по комплекту. ВК – 0,05. Большой разброс - низкое качество изготовления. Отсутствие сопротивления - не рабочая свеча;

2) Посмотреть, как искрит свеча при прокрутке двигателя от стартера – желательно на темном фоне. Сразу определятся и цвет, и стабильность. Идеальный вариант – яркая белая искра, затем, по мере ухудшения, – голубая, синяя, розовая, не меняющая своего положения. Наихудший – красная «прыгающая» искра: она самая «холодная».

С процессом сгорания это связано примерно так: начальный очаг пламени формируется в искровом промежутке свечи, а затем с определенной скоростью движется по камере сгорания. От этой скорости зависит все – и мощность двигателя, и экономичность, и токсичность. На нее влияют десятки разных параметров – от формы камеры до расположения клапанов, а также от размера очага воспламенения (линейно!) и от температуры, причем квадратично! Поэтому по цвету искры можно точно предугадать поведение двигателя.

3) Перед установкой свечей надо все-таки промерить и скорректировать искровые зазоры;

4) Герметичность свечей. На этот серьезный дефект укажет темный поясок вокруг шестигранника – он появляется через некоторое время после работы свечей на двигателе. От таких лучше сразу избавляться.




3.5. Какого цвета должна быть свеча? Как чистить свечи?

Однозначно белого! Допускаются различные оттенки. Чем дальше цвет свечи от белого - тем хуже она будет работать!
Свечи имеющие видимые полоски (пробои) - требуют замены.



Чистить свечи можно преобразователем ржавчины, а также силит бэнгом (или каким-нибудь аналогом против налёта и ржавчины): Необходимо замочить их на сутки - двое (не больше) до полного растворения налета, а потом промыть большим количеством воды и завернуть в газету.

Встречается еще черный саже - масляный налет, который вышеописанным способом не удаляется. В этом случае свечи можно прокалить. Например на газовой плите 1 час или до полного отшелушивания отложений. За целостность свечи можно не бояться температура ее само очистки 400 градусов! На кухонной плите Вы вряд ли столько дадите.

Первый способ не помогает от второй причины, а второй от первой. Поэтому возможно их последовательное применение.


3.6. Почему свечи работают нестабильно и неэффективно?

Возможно "уходит искра", что приводит к пробоям на изолятор (как внутренний в цилиндре, так и внешний под колпачком ВВ проводов.
Продолжительное время уходящая искра оставляет следы - полоски возле центрального электрода, на внешнем изоляторе, буквально выгрызенные полоски на наконечниках ВВ проводов.



Слабая искра и перебои в искрообразовании могут возникнуть из-за неисправностей системы зажигания, генератора, слабого аккумулятора и износа электродов свечей. Причем холодная свеча на воздухе может выглядеть вполне исправной, а нагревшись, под давлением начинать "сбоить".


3.7. Как на свечи влияют присадки в топливо?

Для увеличения октанового числа бензина в него добавляют антидетонаторы. Самый эффективный - тетраэтилсвинец (ТЭС). Всего два стакана этиловой жидкости - и из тонны бензина АИ-80 получается тонна АИ-95. Но как ни заманчива такая рационализация, соединения свинца исключительно ядовиты (не зря этилированный бензин окрашен) - производство отравы свернуто. Кроме вреда нашему здоровью, свинец смертелен для каталитических нейтрализаторов современных автомобилей.

Освободившуюся нишу заполнили экологически более чистые добавки: метил - трет - бутиловый эфир (МТБЭ), железосодержащие присадки на основе химического соединения, называемого ферроценом. Последние очень любимы недобросовестными (а подчас и незаконными) производителями бензинов, хитро сделанными работниками заправок и бензовозов. Эффективность присадок весьма высока (до 60% от ТЭС), они недороги, легко растворяются в бензине. И все бы хорошо, но передозировка "железа" вызывает красный налет на изоляторах электродов.



В погоне за барышом топливные махинаторы щедро "улучшают" низкооктановый бензин. У автомобилистов, напоровшихся на такое зелье, начинаются проблемы. Сначала изолятор центрального электрода приобретает яркий кирпичный цвет. Позже он темнеет до бурого с черными включениями. С этого момента вполне исправный двигатель начинает хандрить: снижаются разгонная динамика и максимальная скорость машины, повышается расход топлива, так как искра уходит и свечи перестают регулярно воспламенять горючую смесь.
Очевидно, дело не в "фирменности" свечей. Передозировка "железного" антидетонатора одинаково убийственна и для дешевой, и для дорогой свечи!


3.8. Какой должен быть зазор между электродами?

Зазор в свече зажигания должен быть рекомендованный или чуть меньше (это позволяет несколько снизить влияние отрицательных воздействий и немного оттянуть очистку-замену). Но не больше, а то искра будет неэффективной.

Основные варианты зазоров могут быть следующие:

• рекомендованный производителем автомобиля;

• рекомендованный производителем свечей;

• практические рекомендации мастеров-специалистов-практиков.

3.9. Свечные ключи, как ими пользоваться и правильно закручивать свечи

Самое главное - не стоит использовать ключ с карданчиком. Карданчик перекручивается, перекашивается и легко ломает изолятор свечи. Вот так выглядит подобный ключ:



Рекомендуем использовать магнитную, свечную головку + тяга и вороток на 1/4 дюйма (из набора инструмента). Были случаи, как горе-механики срывали свечную резьбу... Догадываетесь во что лечение обошлось? Раз в 50 дороже хорошей магнитной головки и инструмента.

Закручивать свечи следует так:

• Сначала аккуратно центруя вворачиваем "от руки";

• Вынимаем ключ, смотрим на свечу - ровно ли стоит?;

• Затягиваем воротком не прилагая большого усилия. Просто до упора и без фанатизма.

• Потом протягиваем свечу динамометрическим ключом в соответствии с моментом затяжки. Для каждого диаметра резьбы момент свой, его можно посмотреть в таблице ниже.

4. Каталог оригинальных свечей зажигания VAG и их подробное описание

Разумеется концерн Фольксваген сам свечи не производит, а закупает их у проверенных известных фирм-производителей свечей зажигания. Тем не менее, в каталоге ETKA указывается только артикул свечей, которые положены тому или иному мотору, но там не всегда написано, что это будут за свечи, хромоникелевые, платиновые и иридиевые, а также не всегда известно, какого производителя свечи окажутся в оригинальной упаковке.

Ниже я приведу таблицу с перечнем двигателей концерна VAG и тем, какие свечи предписаны для установки заводом в оригинальной комплектации с соответствующими комментариями. Перечень свечей в таблице будет пополняться по мере заполнения.