Свечи зажигания

Строение и функционал

Движение автомобиля начинается с маленькой искры, возникающей в свече зажигания. Конструкция последней элементарна. Она включает в себя металлический корпус, керамический изолятор и электроды двух типов, центральный и боковой.

Свечи зажигания часто называют запальными, так как они нужны для воспламенения воздушно-топливной смеси внутри цилиндров бензинового двигателя. Дизельные моторы подобными элементами не оснащены, ведь в них топливо загорается без искры, за счёт нагревания при сжатии.

Свеча размещается в головке блока цилиндров таким образом, что её нижняя часть находится непосредственно в камере сгорания. В момент, когда поршень в цилиндре достигает верхней «мёртвой» точки и максимально сжимает смесь, свеча производит искру. От неё горючее поджигается, резко расширяется и выдавливает поршень из цилиндра. За счёт этого происходит проворачивание коленчатого вала. Вал вращает колёса и позволяет машине передвигаться.

Искра

Сама искра возникает между электродами свечи, удалёнными друг от друга примерно на 1 миллиметр. Для этого через так называемый искровой зазор нужно пропустить ток напряжением 20 000 В. Его из 12 В бортовой сети автомобиля преобразует катушка зажигания. Последняя либо расположена на свече, либо вынесена в отдельный модуль. В этом случае соединительным звеном между свечой и катушкой будет выступать высоковольтный провод, выдерживающий напряжение до 40 000 В.

Виды устройств

Принципиально важно следить за соответствием типов и характеристик свеч, рекомендованных автопроизводителем и по факту используемых в работе. Замена родных свечей зажигания на более бюджетные или же более долговечные без учёта их технических показателей приводит к серьёзным отклонениям в работе двигателя.

Классификацию запальных свечей производят с учётом их типоразмера, материала, из которого выполнен центральный электрод, количества боковых электродов, а также калильного числа.

Боковые электроды

Конструкции свечей делятся на одноэлектродные и многоэлектродные. В первых искра возникает между центральным и единственным боковым электродом. Подобные устройства весьма распространены и доступны, однако, их ресурса не всегда хватает на обслуживание современных мощных двигателей.

В составе более дорогостоящей многоэлектродной свечи боковых электродов выделяют от двух до четырёх. Разнонаправленность искры позволяет добиться более ровного фронта пламени внутри цилиндра, а это напрямую отражается на плавности работы мотора. Ещё одной функциональной особенностью многоэлектродной свечи является и то, что для появления искры может быть выбран наиболее подходящий из имеющихся боковой электрод, например, самый чистый на момент пропускания тока через искровой зазор. За счёт этого возникающая искра всегда имеет стабильную, максимальную мощность. Наличие нескольких боковых электродов помогает значительно отсрочить износ электрода центрального, а это в свою очередь увеличивает срок службы свечи в целом. Применение многоэлектродных запальных элементов повышает отдачу бензиновых двигателей, сокращая при этом производимую ими экологическую нагрузку.

Типоразмер

Основными техническими характеристиками свечи зажигания являются:

• тип резьбы. Наибольшее распространение получили модели с типом резьбы М 14х25.
• длина резьбы. Она может быть короткой – 12 мм, средней – 19 мм и удлинённой – 25 мм;
• размер головки под ключ – обычно 16 или 21 мм.

Не подходящую по размерам свечу в принципе не получится установить в двигатель.

Материал электрода

Чем более тугоплавкий и прочный металл используется для производства центрального электрода, тем дольше сможет прослужить и сама свеча зажигания.

Объясняется это тем, что искра, возникающая между электродами, – ничто иное, как поток ионов и электронов, движущихся на невероятно высокой скорости. Эти заряженные частицы, находясь в электрическом поле искрового зазора, периодически соприкасаются с поверхностью электродов. Именно в этот момент происходит выбивание атомов металла, приводящее к фактическому выгоранию электрода.

Никель
Никель обладает средней тугоплавкостью (+1455 ⁰С). В сплаве с хромом он используется для производства электродов для бюджетных свечей зажигания. Последние устанавливаются на двигатели объёмом до 1,6 л, характеризующиеся невысокой степенью сжатия. Хватает таких запальных элементов примерно на 40 000 километров пробега.

Платина
Средний срок эксплуатации свечей с платиновым покрытием электрода – 90 000 километров. Это становится возможным благодаря тому, что температура плавления металла составляет +1768 ⁰С. Отлично себя показывает платиновый центральный электрод даже при низком искровом напряжении. Следовательно, использование свечей с платиной, наплавленной на тонкие (1,1 мм) электроды, позволяет заметно снизить нагрузку на катушку и подводящий к ней высоковольтный провод.

Иридий
Дольше всех – около 120 000 километров – служат конструкции, у которых центральный электрод выполнен с использованием редко встречающегося металла иридия. Температура его плавления +2466 ⁰С, поэтому покрытые им электроды (толщиной всего 0,4-0,7 мм) стойко переносят воздействие дуговой эрозии.

Наличие в запальной свече платинового или иридиевого электрода заметно повышает напряжённость электрического поля её зазора. Следовательно, для создания воспламеняющей топливо искры требуется куда меньшее напряжение.

Очень тонкие электроды отбирают у искры минимальное количество тепловой энергии. Следовательно, на воспламенение воздушно-топливной смеси её остаётся больше, пламя по объёму цилиндра распространяется быстрее. Как результат – топливо сгорает в разы быстрее, полнее и эффективнее.

Платиновые и иридиевые свечи зажигания, всегда имеющие один боковой электрод, идеально подходят для моторов с высокой степенью сжатия. Впрочем, ими иногда модернизируют и двигатели с низкой степенью сжатия, но только в том случае, если возможность подобной замены прописана производителем свечей в соответствующих каталогах.

Единственным недостатком подобных устройств является их высокая стоимость. Но при этом они намного реже требуют замены. А потому автолюбителям, выбравшим качество и долговечность, в итоге даже удаётся сэкономить.

Калильное число

Иногда воспламенение топлива наступает не от искры между раскалёнными электродами свечи, а от простого соприкосновения с ними. Так называемое калильное зажигание происходит при значительном перегревании устройства. Воздушно-топливная смесь в подобной ситуации вспыхивает неожиданно, а горение её неконтролируемо и хаотично. Двигатель очень быстро перегревается, мощность его снижается. Дополнительной проблемой становится значительное увеличение нагрузки на детали мотора (поршень, шатун и коленвал) и их преждевременный выход из строя.

Производители решают проблему калильного зажигания установкой на двигатель специальных датчиков, способных точно определять локацию перегретой свечи. Информация с них отправляется на электронный блок управления автомобилем, который тут же прекращает подачу топлива в соответствующий цилиндр.

Калильное число, присваиваемое каждой свече, показывает, насколько эффективно устройство может отводить тепло на головку блока цилиндра, а значит, и противостоять запуску процесса калильного зажигания. Величина эта указывается непосредственно на корпусе свечи.

Устройства с низким калильным числом (9 и 14) отводят меньше тепла, а потому в процессе работы быстро нагреваются сами. Такие свечи принято называть «горячими». Используются они в промышленных двигателях, работающих преимущественно на низких, практически холостых оборотах. Контролируемое нагревание устройства вплоть до +450 ⁰С позволяет запустить режим его самоочищения от продуктов горения. «Холодные» свечи характеризуются высоким калильным числом – 24, 27, 31. Ими оснащают моторы спортивных и гоночных авто, адаптированных для работы на высоких оборотах. Между ними располагаются свечи со средним калильным числом (16, 20 и 22), монтируемые в двигатели привычных нам машин.

Для повседневной эксплуатации специалисты рекомендуют выбирать свечи со средним калильным числом. Жаркий климат или же любовь к быстрой езде требует использование элементов из списка допустимых с увеличенным калильным числом.

Неисправности и их причины

О неудовлетворительном состоянии запальных свечей говорит появление на них характерного нагара и налёта.

Нагар – признак того, что состав используемого в работе топлива не сбалансирован. При избыточном содержании бензина и недостатке воздуха смесь сгорает не полностью. Помимо некачественного горючего вызвать появление нагара могут и проблемы в работе инжектора.

Налёт в зависимости от причин неполадки может быть разного цвета:

• Чёрный матовый налёт означает, что поверхность запальной свечи покрыта слоем сажи. Последняя возникает при неполном сгорании топлива в цилиндре. Причиной образования чёрного налёта может стать перенасыщенная бензином топливная смесь или же пропуски зажигания.
• Чёрный масляный налёт – верный признак попадания на поверхность свечи моторного масла. Происходит подобное при поломке маслосъёмных колпачков клапанов или износе маслосъёмного кольца на самом поршне.
• Появление белого налёта может быть спровоцировано слишком быстрым сгоранием топлива в системе. Причиной этому становится воздушно-топливная смесь с недостаточным содержанием топлива или же применение в работе бензина с низким октановым числом. Образование подобного налёта провоцирует и эксплуатация «горячей» свечи в неподходящих для неё условиях. Белый налёт запальной свечи служит также индикатором проблем с инжектором, ускорительным насосом или же системой смазки.
• Красный налёт показывает, что из-за избыточного содержания антидетонационных присадок в используемом топливе на поверхности свечи выступил железный осадок.
• Жёлтый налёт является самым безобидным, правильнее сказать, естественным. Возникает он из-за того, что продукты горения топлива сначала (при работе на холостых оборотах) оседают на электродах свечи и нижней части изолятора. В процессе увеличения нагрузки на мотор растёт и температура самой свечи. В этот момент накопленные отложения полностью сгорают, очищая поверхность устройства. На месте бывших загрязнений и остаётся жёлтый налёт.

Эксплуатация свечей с налётом и нагаром увеличивает риск калильного зажигания в цилиндре. Кроме того, если вовремя не заменять неисправные свечи, энергия от высоковольтного импульса будет рассеиваться в проводах и катушке. Чрезмерные нагрузки станут причиной их преждевременного износа. А вот о возникновении искры и, следовательно, стабильной эффективной работе двигателя в этом случае придётся позабыть. Из-за пропуска искры несгоревшее вовремя топливо будет контактировать с каталитическим нейтрализатором, медленно, но верно разрушая его. Замена нейтрализатора обернётся автолюбителю очень дорого.

Основания для замены

О том, что свечи в скором будущем стоит поменять, говорят следующие признаки:

• двигатель не заводится с первой попытки. Особенно актуальной эта проблема становится в холодное время года;
• машина с трудом разгоняется, мотор будто бы не вытягивает нагрузки;
• двигатель работает нестабильно, рывками, в том числе и на холостом ходу;
• двигатель начинает «троить» из-за пропуска зажигания;
• динамика движения заметно ухудшается, при этом расход топлива резко увеличивается;
• иногда слышен характерный электрический треск под капотом автомобиля;
• электроника постоянно выдаёт ошибку, соответствующую неисправности системы впуска;
• в выхлопных газах существенно увеличивается содержание углекислого газа (СО₂) и оксида углерода (СО₃).

Игнорирование перечисленных тревожных симптомов может привести к появлению серьёзных проблем с мотором, а значит, в будущем грозит значительными тратами на его ремонт.

Замена

Замена свечей должна проводиться регулярно, согласно регламенту технического обслуживания самого автомобиля. Периодичность последнего обычно прописана производителем в инструкции по эксплуатации машины. Желательно менять свечи по графику, даже если внешне они кажутся вполне исправными.

Отслеживать нужно пробег и самих свеч. Напомним, что для изделий с никелевым центральным электродом средний срок работы составляет 40 000 км. Платиновые свечи служат до 90 000 км, иридиевые – около 120 000 км. Впрочем, если в указанный период водитель начнёт замечать какие-то из признаков неисправности системы зажигания, стоит проверить состояние свечей и при необходимости обновить их внепланово.

Чтобы обезопасить свой автомобиль от установки некачественных запчастей, а свой кошелёк от лишних трат на повторную покупку свечей зажигания или даже срочный ремонт двигателя, нужно:

• выбирать изделия только тех моделей, которые рекомендует сам автопроизводитель;
• приобретать запчасти у проверенных продавцов, не забывая проверять наличие голограммы (гарантия того, что деталь прошла сертификацию), печати производителя и штрих-кода;
• проверять внешний вид изделий и их целостность до установки в двигатель.

Заменить свечи зажигания можно самостоятельно. Технически эта процедура обычно не вызывает затруднений. Однако, в некоторых моделях двигателя проблематично бывает именно добраться до свечей зажигания без использования специального оборудования. В этом случае логичнее обратиться за помощью в автосервис.

Выводы

Свеча зажигания – небольшое по размерам устройство, которое, между тем, обеспечивает эффективную работу бензинового двигателя.

Искра, используемая для воспламенения топлива, образуется между центральным и боковым (иногда их бывает несколько) электродом.

Конструктивно свечи делятся на одноэлектродные и многоэлектродные, считающиеся наиболее ресурсными и мощными, по составу центрального электрода – на никелевые, платиновые и иридиевые, по калильному числу – на «холодные», «средние» и «горячие».

Выбирать запальные конструкции необходимо только из списка моделей, рекомендованных производителями для конкретной машины.

Замену свечей производят регулярно, в соответствии с регламентом технического обслуживания авто.