Знову про свічки запалювання

Від цієї важливої частини системи запалення двигуна багато в чому залежить його працездатність. В даний час провідні фірми-виробники в конкурентній боротьбі за право встановлювати свою продукцію в найбільш масових та найпрестижніших автомобілях намагаються довести конструкцію свічок за співвідношенням якості та собівартості до оптимальних меж.

Призначення - перетворення електричної енергії на іскровий розряд для займання робочої суміші в циліндрах бензинового двигуна.

Основні поняття

Вітчизняними розробниками використовуються наведені нижче поняття.

Калільне запалювання - некерований процес займання робочої суміші розпеченими елементами свічки.

Калільне число - абстрактна величина, пропорційна середньому тиску, при якому в процесі випробувань свічки на моторній установці тарування починає з'являтися калільне запалювання.

Робоча температура - температура найбільш розпечених елементів (електродів та теплового конуса ізолятора) свічки у процесі роботи двигуна.

Ефективна потужність - потужність, що знімається з колінчастого валу двигуна.

Холостий хід – робота двигуна без навантаження.

Теплова характеристика - залежність робочої температури свічки від ефективної потужності, що розвивається двигуном. Визначається конструктивними параметрами свічки, якістю її охолодження та параметрами робочого процесу двигуна.

Верхня температурна межа теплової характеристики - робоча температура свічки, за якої виникає калільне запалювання. становить близько 900°С.

Нижня температурна межа теплової характеристики - мінімальна температура, за якої свічка почне самоочищатися від нагару. Знаходиться не більше 350-400°С.

"Гарячі" свічки - відноснепоняття, пов'язане із робочою температурою. Призначені для застосування на малофорсованих двигунах, де необхідне досягнення температури самоочищення від нагару за відносно невеликих теплових навантажень. Свічки "гаряче" призначених для даного двигуна будуть викликати гартальне запалення. Мають менше, ніж "холодні", напальне число.

"Холодні" свічки - призначені для використання на високофорсованих двигунах для нагрівання менше температури калільного запалювання при максимальній потужності двигуна. Свічки "холодні" для даного двигуна не досягатимуть температури самоочищення від нагару і перестануть працювати через короткий проміжок часу.

Термоеластичність - поняття, що характеризує здатність свічки досягати нижньої температурної межі теплової характеристики за найменшої ефективної потужності, що розвивається двигуном.

Нарощуванням числа бічних електродів (маси) збільшують термін їхньої служби, але погіршують обдув теплового конуса.

Пристрій свічки запалювання

Пристрій сучасної свічки запалювання з плоскою опорною поверхнею та кільцем ущільнювача представлено на рис.1. Центральний електрод на найбільш сучасних свічках виготовляють біметалічний (що складається з двох металів) - центральна частина з міді укладена в жаростійку оболонку.

До габаритно-приєднувальних розмірів свічок запалювання, які суворо визначені для кожного двигуна, відносяться: діаметр і крок різьблення, довжина різьбової та вкручується частини, розмір шестигранника "під ключ". Плоска опорна поверхня призначена для герметизації свічкового отвору спеціальним кільцем ущільнювача, конічна поверхня сама чудово герметизує з'єднання з головкою блоку.

Свічу здіаметром та кроком різьблення, що не відповідають даному двигуну, просто неможливо встановити. Якщо ж свічка має невідповідну довжину частини, що вкручується, то можливо два варіанти:

"коротка" свічка не дозволить електродам зайняти оптимальне положення в камері згоряння, внаслідок чого двигун працюватиме нестійко. Вільна частина різьблення отвору свічки заб'ється нагаром, що утруднить установку свічки штатної довжини;

"довга" свічка може стати перешкодою для руху поршня або клапанів, що призведе до серйозних пошкоджень. Якщо цього не станеться, різьбова частина, що виступає в камеру згоряння, заб'ється нагаром, що може пошкодити різьблення при вивертанні свічки.

Вимоги до свічок: сувора відповідність типу двигуна по габаритно-приєднувальних розмірах, калільного числа, теплової характеристики, іскрового зазору; здатність перешкоджати утворенню нагару та самоочищення від нього; швидке досягнення температури самоочищення; безперебійність роботи у широкому діапазоні температур та потужностей двигуна.

Теплові характеристики свічок з однаковими калільними числами, але різними конструктивними параметрами відрізняються одна від одної (рис. 2). Свічка 1 "прогрівається" швидше, ніж свічка 2 і досягає температури самоочищення при меншій потужності, що розвивається двигуном. Таку свічку називають більш термоеластичною.

Мал. 2. Теплові характеристики свічки: Ne - ефективна потужність двигуна (%); Х/Х - холостий перебіг двигуна; t – робоча температура свічки °С.

При однаковому значенні калільного числа більшою термоеластичністю має свічка з більш довгим тепловим конусом, але довжина частини, що вкручується, строго визначена для кожного двигуна.

Тенденції удосконалення свічок обумовлені зміною характеристик та конструктивних параметрів двигуна. Для підвищення потужності збільшують ступінь стиснення, максимальна кількість обертів колінчастого валу, застосовують наддув повітря, збільшують кількість клапанів на кожен циліндр двигуна. Це веде до збільшення теплових та механічних навантажень на деталі двигуна і, зокрема, на свічки. Збільшення сорочки охолодження, як і збільшення числа клапанів, залишає менше місця для розміщення свічки на головці блоку циліндрів. Перераховані вище причини змушують застосовувати більш високоякісні матеріали, зменшувати загальний діаметр свічки і розмір шестигранника "під ключ", використовувати конічний опорний майданчик, збільшувати довжину різьбової частини.

Збільшення довжини різьбової частини та застосування конічної опорної поверхні дозволяють підвести сорочку охолодження ближче до свічки.

Вплив конструктивних параметрів на експлуатаційні властивості свічки

Кількість бічних електродів. У процесі роботи свічки відбувається вигоряння електродів. Найбільш схильний до цього бічний електрод. Введення в конструкцію кількох бічних електродів збільшує ресурс свічки, одночасно погіршуючи обдув теплового конуса ізолятора.

Різьбова частина. Збільшення її довжини разом із застосуванням конічної опорної поверхні дозволяє підвести сорочку охолодження ближче до свічки.

Довжина теплового конуса ізолятора є основним засобом зміни калільного числа. Збільшення довжини теплового конуса веде до зменшення калільного числа. Одночасно з цим збільшується здатність свічки до самоочищення від нагару (через покращення обдування теплового конуса ізолятора) та покращується ізоляція центрального електрода від маси, що зменшує витікелектрики.

Біметалічний електрод дозволяє збільшити довжину теплового конуса на 30% при збереженні калільного числа.

Маркування свічок запалювання

На свічці запалення українського виробництва мають бути зазначені дата виготовлення (місяць або квартал та (або) дві останні цифри року виготовлення), найменування та (або) товарний знак підприємства-виробника, умовне позначення типу свічки (може бути вказано величину іскрового зазору в мм) стояти напис "Зроблено в Україні" або "RUS".

Розшифрування умовного позначення вітчизняних свічок запалювання наведено в табл. 1. Вітчизняні виробники відповідно до ОСТу 37.003.081 "Свічки запалювання іскрові" випускають свічки з калільними числами 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26.

Таблиця 1. РОЗШИФРУВАННЯ ПОЗНАЧЕННЯ СВІЧОК ЗАПАЛУВАННЯ

Вибір свічок

Інформацію про свічки, необхідні для двигуна вашого автомобіля, можна отримати в інструкції з експлуатації (сервісної книги). У разі її відсутності необхідно точно знати марку автомобіля, рік його випуску та модель, тип, марку двигуна, що дозволить підібрати свічки за каталогами фірм-виробників. Знаючи марку вітчизняної свічки, виробництва можна підібрати закордонний аналог, скориставшись табл. 2. Підібрати аналог іншим способом (наприклад, розшифровкою позначень) важко через відсутність єдиної системи позначення свічок та єдиної шкали калільних чисел.

Вітчизняний ринок сьогодні буквально наповнений низькоякісними підробками під відомих закордонних виробників, тому свічки бажано купувати у солідних фірмових магазинах, які дорожать своїми клієнтами. Фахівці стверджують, що сьогодні вітчизняні свічки, особливо з біметалічним електродом, практичнонічим не поступаються найкращим закордонним аналогам.

Причини порушення працездатності свічок такі: вплив розпечених газів; вплив продуктів неповного згоряння, що веде до утворення нагару; невідповідність теплових характеристик свічок та двигуна; перегрів свічки через недостатнє охолодження; утворення кіптяви на зовнішній частині ізолятора.

Обслуговування свічок

Сучасні вітчизняні свічки запалювання при експлуатації на повністю справних та відрегульованих двигунах повинні відповідно до ОСТу 37.003081 безперебійно працювати протягом 30 тис. км пробігу для класичної та 20 тис. км для електронної системи запалювання. На думку фахівців, фактичний ресурс приблизно вдвічі вищий, але важко досягнутий через необхідність ідеальних умов експлуатації свічок, які можливі не завжди (наприклад, неякісне паливо). Тому при погіршенні роботи двигуна необхідно провести такі операції:

видалити нагар дерев'яною тріскою, змоченою в бензині (або ацетоні) або нагріванням поверхні теплового конуса до температури вище 400°С. Використовуючи спрямоване полум'я, нагрівають зону, що тільки прилягає до іскрового зазору. Однак методом нагрівання слід користуватися обережно, оскільки свічки герметизовані склогерметиком. Металевими щітками для видалення нагару користуватися небажано через "наволак" частинок металу на
кераміку, яка збільшує ймовірність електричного "пробою" свічки; відрегулювати іскровий зазор та центрування бічного електрода щодо центрального акуратним підгинанням першого (бічного);
видалити кіптяву та інші забруднення зовнішньої частини ізолятора.

Якщо після обслуговування свічок покращення роботи двигуна неприйшло, то причину слід шукати в інших системах та механізмах.

Традиційної перевірки на іскроутворення не завжди достатньо, тому що під тиском в циліндрі і на відкритому повітрі свічка може поводитися по-різному. Щоб у дорозі не займатися обслуговуванням свічок та діагностикою їхньої працездатності, бажано завжди в автомобілі мати запасний комплект.