Режимы работы свечей
Искровые свечи бензиновых двигателей по режиму работы условно подразделяют на «горячие», «холодные», «средние» — в зависимости от тепловой характеристики свечи, выражаемой её калильным числом.
Калильное число свечи зажигания определяется на специальной тарировочной установке, имеющей вид эталонного одноцилиндрового двигателя определённой конструкции. В этот двигатель устанавливают соответствующую свечу зажигания и испытывают его в различных режимах, отслеживая при этом характер работы, а также температуру и давление в цилиндре.
Каждому режиму работы двигателя соответствует определённое значение температуры теплового конуса изолятора свечи. Когда эта температура поднимается выше 850…900°С, в двигателе начинает происходить так называемое калильное зажигание — самопроизвольное, без искры, воспламенение рабочей смеси при контакте с раскалённым тепловым конусом изолятора и другими частями свечи. Данный процесс обычно проявляется при работе двигателя на больших оборотах под нагрузкой. Он может приводить к оплавлению поршня и камеры сгорания, прогоранию поршней и выпускных клапанов, а также повреждению иных элементов двигателя. Для его предотвращения в двигатель устанавливаются свечи зажигания с «холодной» тепловой характеристикой, что обеспечивается хорошим отводом тепла от теплового конуса изолятора свечи. У таких свечей тепловой конус короткий и изолятор почти на всей своей длине контактирует с металлом корпуса свечи, благодаря чему тепло от него хорошо отводится и его перегрева не происходит даже в форсированных моторах с напряжённым тепловым режимом.
С другой стороны, однако, нельзя допускать и слишком малой рабочей температуры теплового конуса свечи, поскольку при её снижении ниже 400…500°С на конусе начинается накопление отложений, вследствие чего происходит поверхностная утечка тока высокого напряжения через слой нагара, что уменьшает мощность искрового пробоя зазора, или вообще делает его невозможным. Поэтому в менее форсированных двигателях применяются «горячие» свечи, у которых тепловой конус изолятора имеет большую длину и теплоотвод от него затруднён, благодаря чему даже при невысокой тепловой напряжённости камеры сгорания происходит нагрев свечей и их выход на рабочую температуру, обеспечивающую самоочищение от продуктов сгорания топливной смеси — нагара, сажи и т. п.
Изоляторы свечей, работающих в оптимальном режиме, всегда имеют цвет «кофе с молоком», говорящий о правильной работе двигателя. Стоит отметить, что прогрев свечей до температуры самоочищения занимает достаточно много времени и происходит лишь примерно после 10 км пробега автомобиля, в особенности по скоростной трассе, когда тепловыделение велико. При поездках на более короткие расстояния, а также работе двигателя исключительно на малых и средних оборотах, самоочищения свечей не происходит и они покрываются нагаром, требуя периодической очистки (механической или пескоструйной).
Степень нагрева элементов свечей зависит от следующих основных факторов:
· Внутренние факторы:
o конструкция электродов и изолятора (длинный электрод и изолятор нагреваются быстрее);
o материал электродов и изолятора;
o толщина материалов;
o степень теплового контакта элементов свечи с корпусом;
o наличие медного сердечника в центральном электроде.
· Внешние факторы
o степень сжатия и компрессии;
o тип топлива (более высокооктановое обладает большей температурой сгорания);
o стиль езды (на больших оборотах и нагрузках двигателя нагрев свечей больше);
o состав смеси (на бедных нагрев выше) и угол опережения зажигания.
«Горячие» свечи — конструкция свечей специально разработана таким образом, что снижается теплопередача от центрального электрода и изолятора. Применяются в двигателях с низкой степенью сжатия и при использовании низкооктанового топлива. Так как в этих случаях меньше температура в камере сгорания.
«Холодные» свечи — конструкция свечей специально разработана таким образом, что максимально повышается теплопередача от центрального электрода и изолятора. Применяются в двигателях с высокой степенью сжатия, с высокой компрессией и при использовании высокооктанового топлива, а также в двигателях с воздушным охлаждением, отличающихся повышенной тепловой напряжённостью камеры сгорания.
«Средние» свечи — занимают промежуточное положение между горячими и холодными (самые распространенные)
Калильное число (тепловая характеристика):
· «Горячие» свечи: 8…14 единиц по ГОСТ 2043-74 (нижнеклапанные и малофорсированные нижневальные двигатели);
· Свечи со средними характеристиками: 17…19 (форсированные нижневальные двигатели и верхневальные средней степени форсирования);
· «Холодные» свечи: 20 и более (высокофорсированные 4-тактные двигатели, двигатели с воздушным охлаждением, 2-тактные двигатели);
Ранее, по ГОСТ 2043-54, указывалась непосредственно длина теплового конуса свечи в миллиметрах; так, свеча А7,5БС имела длину теплового конуса изолятора 7,5 мм (современный аналог — А17В).
Для иностранных свечей используются свои шкалы тепловой характеристики.
Существует мнение о свечах.
Свеча может выходить из строя следующими способами:
· загрязнение теплового конуса углеродом и маслом во время длительного безуспешного пуска или езды на непрогретом моторе - приводит к отказу обслуживаемого свечой цилиндра;
· закоксовывание пространства между тепловым конусом и корпусом продуктами сгорания масла, при его большом расходе;
· износ (выгорание) электродов, приводящие к увеличению зазора, что может привести к пробою провода, свечного наконечника, катушки, либо вызывать пропуск зажигания при резком открытии дросселя ("провал газа"). В "платиновых" - полное израсходование напыления, быстрый рост зазора;
· оплавление электродов, растрескивание или разрушение теплового конуса;
· пропуск газов через уплотнение корпуса, приводящее к сильному загрязнению изолятора снаружи, и возможному пробою свечного наконечника.
Первые три неисправности в основном устранимы (они наиболее частые). Изолятор можно очистить от "черноты" любой капроновой щёткой, смоченной в бензине или растворителе, закоксовывание осторожно удаляют неметаллическим предметом (твёрдый пластик, керамический нож). Изношенные электроды обычно подравнивают до прямоугольника надфилем и выставляют зазор. На указания производителя о недопустимости регулировки зазора можно не обращать внимания, фирмы стремятся к увеличению продаж. Однако, отработавшие "платиновые" свечи превращаются таким образом в исправные обычные.
В случае пробоя наконечников и/или проводов (с "провалом газа") можно доехать до СТО, уменьшив зазоры в свечах не более чем до 0,5 мм, при этом расход топлива, мощность ухудшатся. Безнадёжно забросанную свечу в "троящем" моторе можно поменять местами с чистой соседкой, при этом она очистится (следует некоторое время дать поработать на холостом ходу, лучше на повышенных оборотах). Вообще, "троение" часто самоустраняется, если дать двигателю повышенные обороты с малой нагрузкой (проехать несколько километров на низких передачах).