В бензиновом двигателе внутреннего сгорания (ДВС) для воспламенения топливно-воздушной смеси, сжатой поршнем, используется компонент, называемый свечой зажигания. Он был изобретен Робертом Бошем еще в 1902 году, после чего одноименная компания применила его в двигателе внутреннего сгорания.
Каково ее устройство
Базовая конструкция свечи зажигания более или менее одинакова у всех компаний-производителей. Он состоит из металлического корпуса, электродов, количество которых может варьироваться от марки к марке, керамического изолятора и центрального контактного стержня, проходящего через все это. Вот здесь и появляются различия.
Центральный контактный стержень, например, может иметь плоскую контактную пластину. Но он может иметь U-образный или V-образный паз. Также доступны с заостренным наконечником, если они изготовлены из иридия, как в случае свечей зажигания DENSO. Они даже имеют боковой электрод специальной формы. Эта компания производит, пожалуй, самые надежные пробки — иридиево-платиновые.
Некоторые модели могут вообще не иметь бокового электрода — в частности, инженеры SAAB разработали двигатель, в котором сам поршень имеет заостренный выступ, выполняющий ту же функцию, что и боковой электрод. Когда поршень максимально приближается к верхней мертвой точке, между поршнем и центральным электродом вспыхивает искра, воспламеняя сжатую топливно-воздушную смесь.
Уже упомянутые два или более боковых электрода также улучшают характеристики и производительность двигателя. Одновременно повышаются требования к рабочим зазорам, которые не рекомендуется менять или как-то изменять путем сгибания или разгибания, а только при строгом соблюдении заводских параметров.
Принцип работы свечи зажигания с двумя и более электродами прост и не требует никаких технических ухищрений для ее стабильной работы: когда искра начинает «съедать» один из электродов, она автоматически появляется на необработанном электроде, и процесс работы двигателя продолжается без перерыва.
Металлический корпус в нижней части с резьбой для ввинчивания в головку цилиндра (цилиндр) имеет плоскую или коническую кольцеобразную поверхность. В случае свечей зажигания с плоским кольцом, они поставляются с мягким металлическим зажимным кольцом для предотвращения выхода сжатого воздуха/топливной смеси или продуктов сгорания. В случае свечей зажигания с коническим профилем нет необходимости в таком кольце за резьбой, конический профиль сам по себе надежно уплотняет конец камеры сгорания.
Центральные изоляторы всех моделей изготовлены из термостойкой керамики. Здесь указывается тип, название производителя и т.д. Внутри, между контактом проводника и центральным контактным стержнем, находится резистор, основной функцией которого является подавление радиопомех, возникающих при искровом разряде. С развитием радио и телекоммуникаций и их внедрением в автомобильные системы, включая электронное управление впрыском, этот резистор стал необходим в системе свечей зажигания.
В части, которая вкручивается в головку цилиндра, центральный изолятор имеет форму конуса, который сужается для более эффективного рассеивания тепла без чрезмерных усилий.
Внешний вид современной свечи зажигания
Разнообразие технических решений при разработке и производстве бензиновых двигателей внутреннего сгорания также породило множество моделей свечей зажигания. В зависимости от типа топлива, используемого в автомобиле, степени сжатия в цилиндре и способа управления зажиганием (механический, с бочкой, или электронный), их можно разделить на следующие типы.
Виды свечей
Их различают по нескольким признакам:
- Количество калорий.
- Количество электродов.
- Искровой промежуток.
- Диапазон температур.
- Срок службы.
- Характеристики температурной стойкости.
Кроме того, некоторые свечи зажигания разных годов выпуска одной и той же компании могут отличаться длиной резьбы: более ранние модели автомобилей имели более тонкие головки цилиндров, которые были изготовлены из чугуна, и, соответственно, резьба должна быть короче. С появлением головок цилиндров из алюминиевого сплава увеличилась их толщина, что также привело к увеличению длины резьбы.
Опытный автомобилист всегда обратит внимание на коэффициент накаливания, который показывает, насколько велико давление на эффект накаливания — то есть на продолжение работы двигателя после разрыва цепи зажигания, когда двигатель продолжает работать от контакта с критически нагретым электродом.
В этом случае использование свечи зажигания с большим количеством фитилей, чем рекомендовано, еще допустимо, но низкое количество фитилей запрещает эксплуатацию двигателя! В противном случае неумелый водитель быстро столкнется с проблемой сгоревших поршней, клапанов и разрушения прокладки головки блока цилиндров.
Для обеспечения хорошего и стабильного искрообразования в последние два десятилетия выпускаются свечи зажигания с двумя, тремя и даже четырьмя боковыми электродами.
Однако эксплуатационная стабильность может быть достигнута и другим способом — путем размещения вспомогательных элементов, выполняющих роль электродов, на самом изоляторе свечи зажигания. Это создает несколько круговых электрических разрядов, движущихся вокруг центрального электрода, и тем самым значительно снижает вероятность отказа двигателя.
Спортивная свеча накаливания Brisk с промежуточными электродами на изоляторе
Вот еще несколько важных моментов о свойствах свечей зажигания:
- Нарушение такого параметра, как искровой промежуток, также негативно скажется на работе двигателя;
- Не менее важным является термическое сопротивление; его температурный диапазон означает нагрев погруженной части в пространстве между поршнем и головкой цилиндра. Диапазон температур внутри рабочей части обычно находится в пределах 500-900°C и 120-70°C. Выход за пределы этого температурного диапазона означает, что поршень и головка цилиндра подвергаются воздействию высоких температур. Выход за пределы этого диапазона означает сокращение срока службы. В частности, более низкие температуры во всех типах свечей зажигания приводят к быстрому образованию нагара;
- В правильно отрегулированном двигателе срок службы зависит от пробега и составляет примерно 30 000 км для свечей зажигания с обычной системой зажигания и 20 000 км для электронных свечей зажигания. Однако самые дорогие (и самые надежные) свечи зажигания DENSO имеют срок службы до 5-6 лет. Другими словами, они обеспечивают пробег без замены в течение примерно 150 000 — 200 000 километров при стандартной эксплуатации. Однако требования к техническому обслуживанию в руководстве также более строгие. Эти требования включают использование топлива с октановым числом не ниже рекомендованного и их установку строго в соответствии с правилами. В частности, их нельзя затягивать в головке цилиндра с усилием выше или ниже рекомендованного, что сведет на нет все их преимущества;
- Тепловой параметр указывает на связь между условиями работы двигателя и рабочей температурой свечи зажигания. Для его увеличения увеличивают размер теплового конуса, хотя он должен оставаться в пределах рекомендуемого диапазона 900 градусов. Превышение этого предела увеличивает риск воспламенения свечи накаливания.
Драгоценные металлы в конструкции свечи
Градация оценок зависит не только от данных параметров. При описании характеристик свечи зажигания необходимо также учитывать материал наконечников электродов.
Самые дешевые пробки — это никелевые пробки. Простая конструкция также приводит к короткому сроку службы, поэтому их часто заменяют через 15-18 000 км. Хотя в городе, с учетом неровностей эксплуатации (стояние с двигателем в пробках, частые попеременные разгоны и торможения на светофорах) этот пробег можно смело делить на два, так что срок службы никелевых пробок в норме составляет не более одного года.
Платиновые свечи зажигания имеют платиновый наполнитель, который продлевает срок их службы до 50 000 километров. Проверьте цену платины в любом обменнике, и вы поймете, почему эти наполнители делают их такими дорогими.
Иридиевые свечи уже содержат два драгоценных металла: иридий в качестве наполнителя на наконечнике центрального электрода и платину на боковых электродах. Учитывая стоимость иридия, их цена возрастает на 50-60% по сравнению с никелевыми пробками. Но технические характеристики иридиевых свечей зажигания таковы, что их можно эксплуатировать от 60 000 до 200 000 километров.
Такие параметры, как диаметр резьбы, количество расположенных под ней головок ключа, длина юбки резьбы и зазор между электродами, также относятся к их спецификации.
Прогресс не стоит на месте. Новые технологии позволили, например, довести чистоту металлов для электродов до 99,999%. Иридий, платина и даже никель такой чистоты могут увеличить срок службы свечей зажигания еще на 15-18% — хорошим примером является компания DENSO. Кроме того, инженерная мысль продолжила свое развитие, создав факельные и форкамерные свечи зажигания, что позволило сделать двигатели еще более стабильными.
Что касается неизбежного в таком случае удорожания — сама возможность как можно реже заглядывать под капот автомобиля в процессе эксплуатации уже оправдывает покупку любой свечи зажигания, даже по $10-20 за штуку.
