Для чего служит свеча накала

Для чего нужны свечи накаливания в дизельном двигателе?

Свечи накаливания в дизеле нужны для нагрева топлива при отрицательных и нулевых температурах, облегчая запуск холодного двигателя.

Без дополнительного подогрева воздуха в камере сгорания дизельный ДВС может запускаться 30-40 секунд. Причина – в разной природе горения солярки и бензина: смесь дизеля с воздухом воспламеняется от сжатия при условии ее положительной температуры.

Что из себя представляют свечи накаливания?

Основной элемент свечи – нагревательный стержень. По сути, принцип работы аналогичен электрическому кипятильнику для воды.

Есть два типа свечей накаливания: штифтовые (металлические) и керамические. По конструкции они схожи, разница в нагревательном элементе.

Штифтовые свечи – простые и дешевые в производстве, но устаревшие. Внутри стержня расположены одна или несколько спиралей специального состава – обычно сплав железа, никеля и хрома.

Металлические свечи дольше нагреваются до рабочей температуры (около 10-15 секунд). Предел их нагрева обычно не больше 1000℃, т.к. температура плавления материала стержня составляет примерно 1400 С.

Керамические свечи – имеют более тугоплавкий наконечник нагревательного стержня (более 1900 С).

Из-за этого температура в камере сгорания может быть выше (порядка 1300℃, что невозможно для металлических свечей).

Другие плюсы: высокая скорость прогрева – 2-3 сек, дольше ресурс. Это самый распространенный тип свечей накаливания на современных дизельных двигателях.

Доп. причина, по которой современные автопроизводители чаще выбирают керамические свечи накаливания — повышенные экологические нормы. Например, свечи накаливания используются при регенерации сажевого фильтра (DPF).

Для поддержания его работоспособности, необходимо периодически сжигать отложения, скапливающиеся на фильтрующем элементе. Электронный блок управления двигателем, запускает программу «регенерационного накала», принудительно разогревая свечи накаливания до рабочего режима более 1000℃.

Из-за этого растет температура в камере сгорания, повышается температура выхлопных газов и сгорают отложения на фильтре.

Клапан рециркуляции выхлопных газов (EGR)

Свечи накаливания, в том числе, служат для поддержания его работоспособности. Низкая температура картерных газов приводит к образованию нагара на клапане, что затем приведет к увеличению расхода топлива, повышению концентрации вредных соединений в выхлопных газах, снижению мощности двигателя.

В перспективе сам клапан сломается (EGR попросту заклинит). ЭБУ дает сигнал на подогрев свечей накаливания, чтобы температура в камере сгорания не падала ниже критической отметки, тем самым продлевая срок службы системы EGR.

Срок службы свечей накаливания и регламент их замены

Средний срок службы свечей – 60-100 тыс. км, но иногда доходит до 150-160 тыс. км. Здесь все индивидуально: условия эксплуатации, климатические условия, число циклов изменения температуры свечей от отрицательных до рабочих.

Также у каждого автопроизводителя свои регламенты по замене.

Важный фактор, влияющий на срок службы – технология монтажа. При неправильной установке (например, неверно подобран момент затяжки), можно повредить корпус свечи накаливания или другие элементы, что приведет к значительному сокращению ресурса работы.

Свечи накаливания также могут прикипеть в посадочном месте. Тогда при попытке демонтажа есть риск, что конец нагревательного элемента обломится и попадет в камеру сгорания. Запуск двигателя в таком случае приведет к проблемам. Наличие твердого тела в камере сгорания работающего двигателя нанесет сильный урон цилиндро-поршневой группе и стенкам камеры.

Как следствие, может потребоваться демонтаж головки блока цилиндров с дальнейшей ревизией, а при серьезном ущербе — проточка блока цилиндров, замена цилиндров и поршней. В итоге получим внеплановый ремонт ДВС.

Избежать этого можно несколькими способами. Часто помогают разжижающие составы (от банальных жидких ключей и «народных» способов, вроде уксуса или моторного масла в посадочные места до спецсоставов, продающихся в магазинах автохимии).

Также благоприятной замене способствует проведение процедуры на «горячем» моторе. При нагревании тела расширяются, и за счет этого эффекта избегаем негативных последствий.

Вообще, при возникновении неисправностей с дизельным двигателем, нестабильной работе или трудностях с запуском – рекомендуется сначала произвести его диагностику. В дизельном ДВС, из-за особенностей устройства, подобные симптомы часто лишь следствие проблем в топливной системе.

Рекомендуем менять свечи накаливания в специализированных центрах по обслуживанию дизельных авто.

Источник

Принцип работы, устройство и замена свечей накаливания в дизельном двигателе

О том, что дизельные двигатели плохо запускаются при низких температурах, причём не запредельных, а начиная с околонулевой зоны шкалы градусника, владелец современного автомобиля может и не подозревать. Способствуют тому с виду простые устройства – свечи накаливания, по одной на каждый цилиндр двигателя. Автоматически подключаясь, они обеспечивают уверенный старт дизеля даже в сильный мороз, когда без них водителю пришлось бы сильно разочароваться в удобстве пользования своим мощным и экономичным двигателем.

Назначение свечей накаливания дизеля

Воспламенение смеси тяжёлого топлива с воздухом в дизельном моторе происходит от тепла, выделяемого при сжатии. Поршень идёт вверх, клапаны закрыты, объём надпоршневого пространства стремительно уменьшается. По законам физики давление и температура воздуха возрастают.

В момент, когда они максимальны или около того, точное значение выбирается при расчёте двигателя, происходит впрыск топлива под давлением. Если температура сжатого газа уже достаточна, получается самовоспламенение.

На максимальную температуру оказывают влияние несколько факторов, во время разработки мотора все они учитываются. Результат обычно таков, что если мотор имеет оптимальные характеристики, то запустить его на товарном дизельном топливе при температуре всасываемого воздуха уже около нуля практически невозможно. В конце такта сжатия нужного значения она не наберёт. Требуется дополнительный подогрев.

Решить задачу с наименьшими затратами удалось при помощи свечей накаливания. Схематично это простые устройства, содержащие нить из провода большого сопративления, помещённую в защитный корпус и расположенную в камере сгорания цилиндра.

При подаче на неё электрического напряжения она быстро разогревается до температуры порядка 1000 градусов Цельсия (ярко-оранжевое, практически белое свечение) и нагревает воздух до нужного порога вспышки.

Даже после того, как двигатель запустился, отключать свечи рано. Различными способами их тепловая мощность уменьшается, но они продолжают подогрев, обеспечивая устойчивую работу ещё холодного двигателя, тем самым повышая его экологические характеристики и ускоряя выход на рабочий температурный режим. После чего автоматически отключаются устройством управления.

Типы свечей

С момента своего появления свечи накаливания дизельных моторов прошли существенный эволюционный путь. Основными его направлениями стали:

Выделяется два типа свечей, отличающихся по технологии изготовления.

Керамические

Наиболее современные изделия выполняются из керамики. Этот материал позволяет работать при значительно более высоких температурах, чем металлы, что даёт эффект качественного разогрева без снижения срока службы.

Для изготовления рабочего стержня свечи применяют соединение кремния с азотом. Этот материал обладает выдающимися свойствами именно применительно к его нахождению в цилиндре дизельного мотора.

Уникально сочетаются температурная стойкость, минимальная деформация при тепловом расширении и высокая сопротивляемость ударным нагрузкам за счёт вязкости, редко свойственной керамике. При этом он является электрическим изолятором, что упрощает конструкцию и повышает надёжность.

Современные керамические свечи способны разогреваться до полутора тысяч градусов, при этом служить более ста тысяч километров пробега. Это важный показатель, учитывая их высокую стоимость. Именно она стала единственным недостатком керамики.

Штифтовые

Более простые и дешёвые изделия состоят из одной или двух нитей накаливания, помещённых в металлический корпус (штифт). Для электрической изоляции пространство между металлом колпака и нитью заполняется веществом, хорошо проводящим тепло, но изолирующим корпус от электрического замыкания. Обычно это окись магния.

Характеристики таких свечей задаются количеством и материалом нагревательных спиралей. Возможны два варианта – единственная нить выполнена из материала с подобранным коэффициентом зависимости между сопротивлением и температурой, или более простая рабочая спираль дополняется регулирующей, нужным образом реагирующей на нагрев.

Таким образом обеспечивается расчётное время быстрого выхода на рабочий режим с последующим поддержанием температуры на сниженной мощности.

Металлические штифтовые свечи отличаются низкой стоимостью, но их тоже приходится усложнять ради регулируемости. В последние годы распространённость мощной и недорогой элементной базы для блоков управления позволяет эти функции переносить на источник питания свечи.

Принцип работы и устройство

Свеча в цилиндре устанавливается максимально близко к зоне впрыска в него распылённого топлива. Дизели могут иметь разную конструкцию, с вихревыми или предварительными форкамерами, камерой сгорания в поршне, многократным впрыском за один цикл.

В любом случаен топливо надо воспламенить как можно быстрее при его появлении в сжатом воздухе. От этого зависит экономичность двигателя и чистота сгорания.

Начальный разогрев свечей идёт на максимально допустимой мощности. Водитель не должен тратить время на ожидание. После погасания индикаторной лампочки проходит ещё некоторое время, и температура выйдет на предел.

Двигатель запускается, но свечи не отключаются ещё некоторое время, просто понижается подаваемая на них мощность. Это достигается либо характеристиками спиралей, либо управляющим устройством.

Самые простые свечи медленно набирают температуру за время, измеряемое десятками секунд. Лучшие современные способны за время менее 2 секунд выйти на режим максимальной температуры, а затем самостоятельно её сбросить. Этому способствует применение керамических проводящих стержней вместо спиралей, а также уменьшение размеров наконечника.

Неисправности

Перегорание свечи означает, что она уже не сможет реагировать на подачу напряжения изменением температуры. Как полностью, так и частично. В том числе возможны случаи, когда нагрев распространяется по корпусу не начиная с кончика стержня, а с любой другой зоны. Нормально работать такая свеча не будет.

Возможно и нарушение геометрической формы изделия. Металлические наконечники способны вздуваться или искривляться, что чревато разрушением при работе или попытке демонтажа.

Избежать подобных проблем проще всего профилактической заменой. Примерный срок службы каждого типа прибора известен, не стоит доводить до его исчерпания. Сложности могут возникнуть как с надёжным запуском мотора и сохранностью его устройств снижения токсичности, так и при попытке заменить неисправную свечу.

Как проверить свечи на работоспособность

Самый простой способ состоит в проверке омического сопротивления нити накаливания. Обычно оно составляет порядка одного ома, что можно определить подходящим прибором. Но так невозможно полностью оценить полную исправность детали.

Свечу можно извлечь и кратковременно подать на неё питающее напряжение. Следить при этом надо за интенсивностью и порядком разогрева кончика. Свечение должно плавно распространяться от торца к резьбовой части. Способ достаточно опасен, некоторые свечи при такой проверке способны перегреться, поскольку рассчитаны на работу только от управляющего устройства.

Как заменить свечи накала двигателя

При замене свечей неминуемо столкновение с проблемой закисания резьбы их крепления в головке. Непрерывное уменьшение геометрических размеров привело к снижению прочности корпуса из-за малого диаметра резьбовой части. Ни в коем случае не стоит сразу применять силу при попытке открутить неисправную деталь.

Если она переломится, а часть её останется в двигателе, то извлечь её оттуда очень непросто, придётся серьёзно платить за услуги специализированного сервиса. Поэтому лучше сразу туда и обращаться по поводу замены.

Если всё же деталь удалось демонтировать, а сделать это возможно путём последовательного ослабления затяжки аккуратным обстукиванием граней, отмачиванием резьбы проникающими составами и дозированным многократным приложением усилия, то устанавливать новую надо после полной очистки резьбового гнезда с затяжкой только динамометрическим ключом на заданный момент. Чрезмерный натяг и нерегулярные замены – источник всех проблем.

Что делать если при замене обломилась свеча

Для выворачивания обломков из головки блока существуют специальные экстракторы в наборах, где можно подобрать нужный размер.

Содержимое центральной части корпуса извлекается или высверливается, смотря как произошёл излом, после чего в отверстие ввинчивается экстрактор. При наличии некоторого навыка так можно вывернуть обломок, поскольку натяг в резьбе уже ослаблен. Главная задача – ничего не уронить в цилиндр.

В самых тяжёлых случаях придётся снимать головку с двигателя для извлечение остатков и восстановления резьбы. Это сложная и объёмная работа, которой должны заниматься специалисты, причём именно по дизельным двигателям, в ремонте сильно отличающимся от бензиновых.

Источник

Головная боль дизелиста. Для чего нужны и почему выходят из строя свечи накала

Иными словами, когда свечи накала выходят из строя, отсутствия любых других неисправностей, способных осложнить холодный запуск, может быть недостаточно, чтобы без проблем завести дизельный мотор. Рассказывает Сергей Боярских.

Ниже дымность и токсичность

Летом одна-две неработающие свечи еще не становятся непреодолимым препятствием для запуска. Однако в старых предкамерных и вихрекамерных дизелях не всегда удавалось обеспечить температуру в камере сгорания в конце такта сжатия выше требуемой для самовоспламенения горючей смеси уже при осеннем снижении температур окружающего воздуха до плюс 5-7 градусов. Если свечи не грели, это создавало проблемы с запуском даже в таких условиях.

В морозы в дополнение к еще более низкой температуре ухудшается смесеобразование из-за того, что холодное и вязкое дизтопливо не только хуже распыляется форсунками, но и не спешит испаряться. Необходимость обеспечить испарение капелек топлива для качественного смесеобразования в момент запуска также требует наличия в камерах сгорания высокой температуры.

Свечи накаливания как раз и являются ее источниками. Они включаются в работу сразу после поворота ключа в замке зажигания в первое положение, на что указывает синхронно загоревшийся символ спирали на приборном щитке.

Но если сигнал погас, это не значит, что свечи греть перестали. Помимо предпускового подогрева у них есть другие задачи. Некоторое время после запуска свечи продолжают функционировать, чтобы улучшить условия для смесеобразования и обеспечить более полное сгорание топлива.

Как они это выдерживают?

Кроме свечей накаливания, по одной на каждый цилиндр, система предпускового подогрева состоит также из блока управления, реле включения и температурного датчика, однако именно свечи выходят из строя чаще всего. Почему?

Кроме тяжелых условий работы на срок службы влияет торговая марка, которая отражает качество изготовления свечей. Однако даже в случае использования качественных изделий риск выхода свечей из строя существенно увеличивается, если они отработали 80-100 тыс. км.

Спираль в калильной трубке плотно упакована в спрессованный порошок, который изолирует витки от короткого замыкания и предохраняет от вибраций. Такое устройство до минимума сокращает число причин, которые приводят к преждевременной неисправности свечи.

Почему выходят из строя?

Гораздо реже, как уверяют специалисты, спираль может перегореть из-за залипания реле и слишком долгой в этой связи подачи электропитания. И это же возможно, если из-за разрядившегося аккумулятора двигатель запускают от внешнего источника энергии при слишком большом напряжении.

Как о том говорилось, не факт, что с неработающими свечами двигатель не удастся завести. Многое зависит от конструкции конкретного мотора, температуры в момент запуска, компрессии в цилиндрах и других факторов.

Зато лишь одна вышедшая из строя свеча в дизеле с сажевым фильтром не позволит включиться автоматической регенерации. Ничего хорошего сажевому фильтру это не сулит.

Негативные последствия неисправности только этим не ограничиваются. Чтобы за счет лишь одного давления в конце такта сжатия воздух в камере сгорания начал разогреваться до температуры, превышающей температуру самовоспламенения паров дизтоплива, при каждой попытке запуска стартеру придется раскручивать коленвал гораздо дольше. Ему и аккумулятору такой труд жизни не добавит.

Также ухудшаются условия смазки трущихся деталей в цилиндре с отказавшей свечой. Неиспарившаяся часть холодного дизтоплива попадает на стенки цилиндров, где разжижает и смывает масляную пленку. Несгоревшее топливо, попавшее в масло, вызывает его более быстрое старение.

После запуска двигатель с неработающей свечой из-за пропусков воспламенения какое-то время «троит». При этом из выхлопной трубы наряду с отработавшими газами появляется дым.

Нельзя сказать, что это однозначный признак выхода свечей накала из строя. У неровной работы мотора и дымления могут быть другие причины, однако свечи как минимум желательно проверить.

Пожалуйста, без «лома»

Не будем вдаваться в подробности, как это делается, каким бы увлекательным ни казался такой рассказ желающим самостоятельно выяснить, в каком состоянии свечи накаливания в их автомобиле.

Не будем углубляться и в вопросы замены свечей своими руками, несмотря на то что эта нехитрая на вид процедура может запросто превратиться в захватывающий триллер, если окажется, что старые свечи не желают выкручиваться, а после приложения силы и вовсе обламываются.

А если это не поможет либо свеча разрушилась, в результате чего одна ее часть все-таки осталась в головке цилиндров? Чтобы не усугубить ситуацию, которая усложнит дальнейшие действия по извлечению свечи или ее обломка, лучше обратить к специалистам, имеющим инструмент и приспособления, предназначенные для этой работы. Мастера есть, их нужно только найти.

Поэтому замена должна быть адекватной. В противном случае свечи будут разогреваться лишь частично или вообще не станут работать.

Точную информацию, какие свечи используются в конкретном двигателе, следует искать в инструкции по обслуживанию и ремонту, в каталогах взаимозаменяемости свечей производства разных компаний. При отсутствии данных образцом может служить свеча, которой ищется замена.

Хотя при неисправности одной свечи менять все свечи в двигателе комплектом необязательно, желательно все-таки на покупке не экономить. Если в результате длительной эксплуатации комплекта свечей накаливания из строя выходит одна из них, это можно считать сигналом, что ресурс остальных, скорее всего, почти исчерпан, долго они не прослужат, а значит, придется снова лезть в мотор.

В какую сумму в рублях обойдется покупка свечей накаливания отдельных марок для некоторых распространенных автомобилей, можно узнать из таблицы. В ней также приведен диапазон цен от минимума до максимума среди свечей, найденных в предложениях о продаже.

Фото автора и из открытых источников
Автобизнес

Источник