Из чего состоит свеча зажигания

Как устроена и работает свеча зажигания

Свечи зажигания относятся к категории технически простых и доступных расходников, применяемых на любых моделях автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. Рассказываем о тонкостях обслуживания свечей, ведь от их состояния зависит правильная работа двигателя, ремонт которого нынче стал очень дорогим.

Как устроены свечи

Свечи зажигания всех автомобилей с ДВС мало чем не отличаются друг от друга. Эти устройства служат для воспламенения топливовоздушной смеси в камере сгорания с помощью электрического разряда — искры, проскакивающей между двумя электродами. Конструкция свечей концептуально не менялась с момента их изобретения и остаётся таковой уже более сотни лет.

Обычная свеча представляет из себя керамический корпус-изолятор и металлический стакан с резьбой, позволяющий завернуть свечу в головку блока цилиндров двигателя. При подаче на центральный электрод напряжения с катушки зажигания, между ним и боковым электродом корпуса проскакивает искра, которая и поджигает смесь в цилиндре. Наиболее заметные различия между разными свечами зажигания заключаются в их физических размерах (длина резьбовой части, диаметр, шаг резьбы), а также в конструкции центрального электрода и количестве боковых выводов. Абсолютное большинство автомобилистов при подборе свечей накаливания ориентируются исключительно на геометрические размеры, однако существуют и иные параметры, не менее важные для полноценного воспламенения смеси.

Тепловой режим и конструкция электродов

Основополагающими параметрами для корректной работы свечей зажигания являются величина зазора между электродами (он устанавливается таким, чтобы обеспечить мощную искру и эффективно поджечь смесь) и тепловой режим работы свечи (калильное число). В процессе работы свечей их электроды постепенно выгорают из-за процессов эрозии, что сильно изменяет величину зазора. Это приводит к пропускам воспламенения или даже пробою диэлектрика (электрический ток всегда идёт по пути наименьшего сопротивления). Для предотвращения этих процессов многие производители снабжают свечи накаливания не одним, а сразу двумя или несколькими боковыми электродами. Это существенно увеличивает расчётный срок службы.

Калильное число — самый главный параметр свечей, подбираемый создателями мотора. Он указывает на тепловые режимы работы. В процессе работы ДВС, в камерах сгорания возникает неравномерный тепловой режим: топливовоздушная смесь сгорает с температурой до 2 500-3 000 °С, при этом юбка изолятора свечи должна постоянно находиться в рабочем режиме 500-900 °С, не перегреваясь, но и не слишком охлаждаясь. Этот параметр задаётся конструкцией и длиной выступающей части изолятора и индивидуально подбирается мотористами в каждом конкретном случае.

При несоответствии калильного числа требуемым значениям температура свечи выходит за обозначенные рамки в меньшую или большую сторону. В первом случае она перестаёт самостоятельно очищаться от нагара (наслоения мешают нормальному искрообразованию), а во втором — возникает неуправляемое калильное зажигание от чрезмерное высокой температуры корпуса и электродов. В результате детонации разрушаются поршни, шатун и коленвал, прокладки головки блоков цилиндров и сами свечи, масляная плёнка со стенок цилиндров быстро смывается, вызывая их ускоренный износ.

Почему стареют свечи зажигания

Даже при соблюдении идеальных условий в камерах сгорания, свечи относительно быстро стареют и выходят из строя. Именно по этой причине производители рекомендуют менять их не реже 30 000 км пробега (то есть во время каждого второго ТО). Старение электродов можно заметить невооружённым взглядом. В результате эрозии проводники истончаются, а зазор между ними значительно увеличивается. Несмотря на то, что современные системы зажигания легко пробивают зазор в 1-1,5 мм, ни к чему хорошему увеличение зазора не приводит: В конечном счёте в камерах сгорания начинаются хаотичные пропуски зажигания, а несгоревшее топливо поступает в катализатор и выхлопную трубу. В некоторых случаях «мозги» автомобиля это замечают и вовремя отключают подачу топлива в проблемные цилиндры, в других — двигатель продолжает работать в неоптимальных режимах и быстро приходит в негодность. В любом случае снижается мощность, ухудшается приемистость, растёт расход топлива, быстро загрязняется масло. Словом, страдает целый ряд компонентов и систем автомобиля.

Казалось бы, проблему износа электродов производители свечей давно решили: некоторые компании применяют для изготовления центрального электрода не традиционную биметаллическую конструкцию на базе меди, а высокопрочные иридий или платину (заявленный ресурс таких свечей превышает ресурс обычных в два-три раза), однако в действительности и такие свечи небезупречны.

Не стоит забывать, что в результате систематических ударных, вибрационных и тепловых нагрузок абсолютно любые свечи накаливания со временем начинают разрушаться — появляются микротрещины в соединениях компонентов свечи и в самом керамическом изоляторе. Десятки химически активных соединений вызывают окисление материалов, а высокая температура выступает катализатором процессов общего старения. В конечном итоге искрообразование длительностью до 3 мс с импульсами высокого напряжения (до 20-25 кВ) приводит к пробоям в корпусе свечей. Несгораемые вещества оседают на поверхности изолятора тончайшей плёнкой и также начинают пропускать через себя электрический ток, что приводит к шунтированию контактов и неправильной работе цилиндров. В отдельных случаях даже очень качественные, но старые свечи зажигания попросту рассыпаются (теряют керамическую юбку изолятора или электроды), что приводит к сильнейшим повреждениям поверхности поршня и стенок цилиндров, а дальше — к капитальному ремонту двигателя или полной его замене.

Доступ к сервису временно запрещён

С вашего IP-адреса одновременно поступает очень много запросов.
Такое поведение показалось подозрительным, поэтому мы временно закрыли доступ к сайту.
Возможно, на вашем устройстве есть программы, которые отправляют запросы без вашего ведома.

Что мне делать?

Напишите в службу поддержки через форму обратной связи.
Подробно опишите ситуацию — поможем разобраться, что случилось, и подскажем, как действовать дальше.

Все, что нужно знать о свечах зажигания

Свечи зажигания — это устройства, которые устанавливаются в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания и служат для воспламенения смеси топлива и воздуха в цилиндре.

Свеча зажигания состоит из металлического корпуса, изолятора, электрода центрального и бокового. Также может присутствовать резистор, если он предусмотрен конструкцией свечи зажигания. Когда двигатель работает, высоковольтный ток от катушки зажигания проходит через центральный электрод и перескакивает на электрод боковой, создавая искру, которая воспламеняет топливную смесь в цилиндре.

Свечи зажигания должны быть правильно подобраны для конкретного двигателя, чтобы обеспечить правильную работу и максимальную эффективность. Они также должны периодически заменяться, так как износ и загрязнение могут привести к снижению мощности двигателя и ухудшению экономичности расхода топлива.

Как выглядит свеча зажигания и из чего она состоит видно на схеме:

Как работают свечи зажигания?

Свечи устанавливаются в головке блока цилиндров. Нижняя часть свечи с электродами находится в камере сгорания ДВС. За доли секунд до того, как поршень в цилиндре дойдет до верхней точки и сожмет топливно-воздушную смесь, свеча зажигания дает искру, в результате чего смесь поджигается, расширяется и толкает поршень, это движение поршня через кривошипно-шатунный механизм и коробку передач приводит в движение колеса автомобиля.

Чем отличаются свечи зажигания?

Свечи зажигания отличаются между собой по следующим параметрам:

— размер шестигранника под свечной ключ
— диаметр свечи и длина части с резьбой
— форма, количество боковых электродов
— материал центрального электрода
— величина искрового зазора и т.д.

Все эти параметры должны соответствовать параметрам свечей зажигания, которые указаны в инструкции к автомобилю заводом изготовителем.

Материал, из которого изготовлен центральный электрод

Электроды свечей зажигания постепенно изнашиваются. Процесс износа может происходить по-разному, в зависимости от сплавов, которые используются на концах электродов. В основном в состав электродов входит никель, платина и иридий. В ассортименте STARTVOLT можно найти свечи зажигания из всех типов материалов.

Свечи с электродами из никеля считаются более бюджетными. Такие свечи в среднем служат около 25 000 — 30 000 км пробега.

Температура плавления платины 1768 градусов — это на 300 градусов выше температуры плавления никеля. Поэтому свечи с платиновыми электродами служат дольше — до 40 000 — 60 000 км пробега, даже в высоконагруженных условиях эксплуатации автомобиля.

Температура плавления иридия еще выше — 2466 градусов, поэтому срок службы иридиевых свечей может достигать до 100 000 км пробега.

Холодные и горячие свечи

Свечи зажигания могут перегреваться в процессе работы, и тогда воспламенение топливно-воздушной смеси будет происходить не от искры, а от ее соприкосновения с раскаленными электродами. Этот эффект называется калильным зажиганием.

При калильном зажигании топливно-воздушная смесь воспламеняется неконтролируемо, от этого падает мощность двигателя и возникает его перегрев, появляются серьезные нагрузки на поршень и коленвал.

Потому калильное число — это одна из важных характеристик свечи зажигания. Оно указывает на температурный диапазон работы свечи. Верхний предел диапазона — температура, при которой возникает калильное зажигание.

Так называемые “горячие” свечи с низким калильным числом подходят для установки в промышленных двигателях. Если такую поставить на спорткар, очень скоро это решение обернется серьезными проблемами с ДВС.

Среднее калильное число у свечей, которые устанавливают на обычные гражданские автомобили.

“Холодные” свечи с высоким калильным числом подходят для спортивных автомобилей с высокооборотистыми двигателями. В гражданских автомобилях “холодные” свечи будут покрываться толстым слоем желтого нагара из-за того, что свеча не может нагреться до нужной температуры чтобы самоочиститься.

Свечи подбираются в соответствии с параметрами оригинальных свечей, как указано в инструкции к автомобилю заводом изготовителем. Если вместо оригинальной свечи установить “практически такую же”, но даже с минимальными отличиями, кратно возрастает риск неправильной работы двигателя.

Важно все — даже то, какая резьба у свечи зажигания.Например, у свечи зажигания может быть короткая резьба, тогда электроды будут расположены выше чем нужно. Как следствие, искра будет образовываться не там, где необходимо, возрастет расход топлива, появятся пропуски зажигания, часть топлива не будет сгорать — и еще много других сопутствующих проблем.

А если резьба, напротив, окажется слишком длинной, то свеча начнет перегреваться, возникнет калильное зажигание, о котором мы уже писали выше, либо свеча заденет поршень, а это уже заявка на капитальный ремонт или замену ДВС.

Свечи зажигания STARTVOLT полностью идентичны оригинальным изделиям по выходным характеристикам и посадочным размерам. Кроме того, на сайте можно выстроить фильтр подбора свечи по марке и модели авто, OEM и cross-reference, а также по отдельным параметрам, таким как:

— размер резьбы
— длина резьбы
— ширина ключа
— материал электродов
— выступление центрального электрода
— количество боковых электродов
— искровой зазор

Когда нужно менять свечи зажигания?

В сервисной книжке автомобиля указан срок замены свечей зажигания. Этот срок установлен производителем для оригинальных свечей. Но этот срок можно увеличить — например, если установить вместо никелевых свечей свечи с иридиевым или платиновым электродом, у таких свечей выгорание электрода будет проходить медленнее, чем у никелевой свечи.

Есть несколько признаков, которые говорят о том, что свечи зажигания подлежат скорейшей замене, вне зависимости от указаний производителя:

— при запуске двигателя стартер вращается, но двигатель не запускается — вероятнее всего, искры из свечи зажигания не хватает для воспламенения топливно-воздушной смеси
— автомобиль начинает ехать рывками, особенно при увеличении оборотов двигателя. Также о проблемах со свечами зажигания может говорить снижение динамики при разгоне с места.
— у двигателя “плавают” обороты — стрелка тахометра дергается, даже если не нажимать на педаль газа. Также о проблемах со свечами могут говорить “провалы” в работе двигателя.

Налет и нагар на свечах зажигания

На свечах зажигания может появляться налет. Он появляется потому, что в топливно воздушной смеси может быть:

— разный состав и количество присадок и примесей
— разная концентрация кислорода в воздухе
— разная температура двигателя и режим его работы
— разное количество масла, которое попадает в камеру внутреннего сгорания

Иногда по цвету нагара можно определить конкретную неисправность, но порой налет на свечах является нормой: например, тонкий желтоватый налет на свече это всего лишь продукты горения топлива, которые появляются при работе двигателя на холостом ходу. Если двигатель будет работать на более высоких оборотах, например, при поездке по трассе, свеча разогреется и налет сгорит, т.е. свеча самоочищается.

Также небольшая таблица по наиболее частым причинам нагара на свечах зажигания:

В том случае, если вы обнаружили на свечах нагар из этого списка, одновременно с диагностикой проблем стоит все же заменить свечи на новые. Не рекомендуется чистить свечу от нагара, а также выкручивать и заново вкручивать свечи для профилактического осмотра.

Как не купить поддельные свечи зажигания?

Сейчас особенно легко нарваться на поддельные запчасти — множество известных брендов ушли из России. Самое время обратить внимание на проверенный российский бренд STARTVOLT.

Свечи зажигания STARTVOLT включают в себя ассортимент никелевых, платиновых, иридиевых свечей зажигания для популярных в России моделей автомобилей. Гарантия на свечи составляет 2 года с момента продажи, или 25 000 – 60 000 км пробега (в зависимости от типа свечи зажигания).

Все свечи полностью соответствуют оригиналам по посадочным размерам и характеристикам. У всех свечей есть не только собственная система маркировки товаров, но и ОЕМ-номера и cross-reference основных аналогов для быстрой идентификации знакомых популярных моделей. Расширенная идентификация свечей по всем основным производителям поможет подобрать свечу для своего автомобиля без особого труда.

Съемная контактная гайка на отечественной серии свечей делает свечи универсальными: их можно применять не только на автомобилях, но и на мототехнике.

Полностью автоматическая сборка при производстве, 100%-ный пооперационный контроль качества и 100%-я выходная проверка всех производимых свечей зажигания — все это о линейке свечей зажигания нашего производства. Переходите в каталог чтобы выбрать подходящие для вашего автомобиля свечи зажигания STARTVOLT.

Устройство современной свечи зажигания

В бензиновом двигателе внутреннего сгорания (ДВС) для воспламенения, сжатой поршнем, топливно-воздушной смеси используется элемент получивший название – свеча зажигания. Изобрел ее Роберт Бош в далеком 1902 году после чего, одноименная компания внедрила ее в устройство ДВС.

Каково ее устройство?

Базовое устройство свечи зажигания примерно одинаковое у любой производящей её фирмы. Это – металлический корпус, электроды, число которых может меняться в зависимости от марки, керамический изолятор и проходящий сквозь него центральный контактный стержень. Дальше начинаются различия.

Центральный контактный стержень, например, может иметь наконечник в виде плоской площадки. Но может иметь U или V-образную канавку. Может быть заострённым – в случае, если изготовлен из иридия, как у свечей компании DENSO. У них даже боковой электрод имеет профиль особой формы. Эта компания выпускает самые, пожалуй, надёжные свечи – иридиево-платиновые.

У отдельных моделей бокового электрода может не быть вообще – в частности, инженеры компании SAAB разработали мотор, в которой сам поршень имеет заострённый выступ, функция у которого такая же, как у бокового электрода. Когда поршень максимально приближается к верхней мёртвой точки, между ним и центральным электродом проскакивает искра, поджигая сжатую топливно-воздушную смесь.

Уже упомянутые два и более боковых электрода так же меняют в лучшую сторону рабочие режимы и параметры работы мотора. Одновременно с этим возрастают и требования к рабочим зазорам, которые вообще не рекомендуют менять или как-то трогать подгибанием или разгибом, а только строго сохраняя заводские параметры их изготовления.

При этом принцип работы свечи с двумя и более электродами прост, не требуется никаких технических ухищрений для ее стабильной работы: когда, по мере выработки электрода, его «съедания» искрой, начинаются сбои искры, она автоматически появляется на невыработанном электроде, и процесс работы ДВС продолжается без перебоев.

Металлический корпус в нижней части с резьбой для вкручивания в головку блока цилиндров (ГБЦ) имеет плоскую или коническую кольцеобразную площадку. У свечей с плоской площадкой в комплекте имеется обжимное кольцо-шайба из мягкого металла, препятствующее прорыву сжатой топливно-воздушной смеси или продуктов сгорания наружу. У свечей с коническим профилем после резьбы в таком кольце нужды нет, сам конический профиль надёжно закупоривает верхушку камеры сгорания.

Центральные изоляторы во всех моделях делают из термостойкой керамики. Именно на неё наносится маркировка с типом, названием компании-производителя и т.д. Внутри, между контактом для провода и стержнем с центральным контактом, размещается резистор, главная функция которого – подавление радиопомех, возникающих в момент искрового разряда. С учётом развития радио- и телекоммуникаций и их внедрение в системы автомобиля, включая электронное управление впрыском, размещение такого резистора стало обязательным в устройстве свечи зажигания.

В той части, которая вкручивается в ГБЦ, центральный изолятор имеет форму постепенно сужающегося конуса – это сделано для того, чтобы более эффективно отводить тепло, не допуская перекала.

Вид современной свечи

Разнообразие технических решений в разработке и производстве бензиновых двигателей внутреннего сгорания породило и множество моделей свечей для них. В зависимости от применяемого топлива для машины, степени сжатия в цилиндре, способа управления зажиганием (механический, с помощью трамблёра, или электронным), их можно разделить на следующие виды.

Виды свечей

Они разделяются по нескольким характеристикам:

1. Калильному числу.
2. Количеству электродов.
3. Искровому промежутку.
4. Температурному диапазону.
5. Сроку службы.
6. Характеристикам термостойкости.

Кроме того, некоторые виды свечей зажигания разных годов выпуска одной и той же фирмы могут отличаться по длине юбки с резьбой: у ранних моделей автомобилей была меньшая толщина головок цилиндров, которые делались из чугуна и, соответственно резьба необходима более короткая. С переходом к ГБЦ из алюминиевых сплавов их толщина увеличилась, а значит – и длина резьбы в ней тоже стала большей.

Опытный автомобилист в начале всегда обратит внимание на калильное число, которое показывает, с каким давлением может возникнуть калильный эффект, то есть продолжение работы двигателя после разрыва цепи зажигания, когда от контакта с нагретым до критических значений электродом мотор продолжает работать.

При этом использование свечи с калильным числом больше рекомендованных использовать ещё допустимо, с заниженным же – эксплуатация двигателя запрещена! Иначе незадачливый водитель быстро столкнётся с проблемой прогорания поршней, клапанов и с пробоем прокладки головки цилиндров.

Для качественного и стабильного искрообразования в последние два десятка лет выпускают свечи с двумя, тремя и даже четырьмя боковыми электродами.

Но стабильность работы может быть достигнута и иным способом: расположением вспомогательных элементов, играющих роль этих электродов, на самом изоляторе свечи. Возникают несколько кольцевых блуждающих вокруг центрального электрода электрических разрядов, и таким образом, существенно уменьшается вероятность перебоя работы двигателя.

Спортивная свеча Brisk с промежуточными электродами на изоляторе

Приведем еще несколько важных моментов в характеристиках свечей:

• Нарушение такого параметра, как искровой зазор, также отрицательно скажется на работе мотора;
• Не менее важна термостойкость, её температурный диапазон, означающий нагрев той части, что погружена в пространство между поршнем и головкой цилиндра. Диапазон температур внутри рабочей части в норме лежит в рамках 500-900⁰С. Выход за пределы этого диапазона означает понижение ресурса. В частности, у всех видов свечей зажигания понижение температуры ведёт к быстрому нарастанию нагара;
• В нормально отрегулированном двигателе работоспособность зависит от пробега и составляет примерно 30 000 км для свечей, работающих на классической схеме зажигания, и 20 000 – на электронной. Впрочем, у самых высоких по цене (но и у самых надёжных) свечей фирмы DENSO срок службы — до 5-6 лет. Или, иначе говоря, они обеспечат пробег без замены при условии стандартной эксплуатации на протяжении порядка 150 000 — 200 000 километров. Правда, и требования поддержания режимов согласно инструкции ужесточены. К этим требованиям относятся применение топлива с октановым числом ни в коем случае не ниже рекомендованного, и их установка строго по правилам. В частности, не допускается затяжка их в головку цилиндров с усилием выше или ниже рекомендованных, что может повлечь за собой сведение на нет всех их преимуществ;
• Тепловой параметр показывает взаимосвязь режимов двигателя и рабочей температуры свечи. Для его повышения увеличивают размеры теплового конуса, придерживаясь, однако, рекомендованной величины в 900 градусов. Выход за эти границы увеличивает риск калильного зажигания.

Драгоценные металлы в конструкции свечи

Градация видов зависит не только от заявленных параметров. Описывая рабочие характеристики свечи зажигания, нужно учитывать ещё и из какого материала изготовлены наконечники электродов.

Самые дешёвые свечи – никелевые. Простота конструкции обуславливает и небольшой срок службы, поэтому их замена делается часто, после 15-18 тысяч километров пробега. Хотя в условиях города, учитывая неровность эксплуатации (стояние с работающим двигателем в пробках, частое чередование ускорения и торможения на светофорах) этот километраж можно смело делить на два, так что время эксплуатации никелевых свечей в норме составляет не больше года.

В платиновых свечах делаются платиновые напайки, что увеличивает срок их эксплуатации до 50 000 километров. Посмотрите стоимость платины в любом обменнике – и вы поймёте, почему эти напайки делают их такими дорогими.

В иридиевых свечах уже два драгоценных металла: иридий в виде напайки на острие центрального электрода и платина – на боковых. Учитывая стоимость иридия, цена на них по сравнению с никелевыми возрастает на 50-60%. Но технические характеристики свечи зажигания с иридием таковы, что проехать с ними можно уже от 60 до 200 тысяч километров.

Такие параметры свечи, как: диаметр резьбы; номер головки ключа под нее; длина юбки с резьбой; зазор между электродами, также относятся к их техническим характеристикам.

Заключение

Прогресс не стоит на месте. Новые технологии позволили, например, довести степень очистки металлов для электродов до 99,999%. Иридий, платина и даже никель такой чистоты способны увеличить срок службы свечи зажигания ещё на 15-18%, в пример поставим компанию DENSO. Кроме того, инженерная мысль продолжила их развитие, предложив факельный и форкамерный тип выработки искры, что сделало работу моторов ещё более стабильной.

Что же касается неизбежной в таком случае увеличения цены – сама возможность в процессе эксплуатации автомобиля как можно реже заглядывать под капот уже оправдывает покупку каждой свечи зажигания даже за 10-20 долларов за штуку.