Свеча накаливания для чего служит

Как работают и для чего нужны свечи накаливания в дизельном двигателе

В дизельном двигателе топливовоздушная смесь самовоспламеняется за счет сильного нагрева воздуха в процессе его сжатия в цилиндрах. Пока температура в камерах не достигнет нужного значения, мотор находится в режиме «холодного пуска». Если эксплуатационные условия при этом будут отличаться от нормальных (например, температура окружающей среды будет ниже +5 °С), двигатель будет запускаться слишком долго. Чтобы этого не произошло, применяются свечи накаливания, принцип работы которых аналогичен погружному электронагревателю. О том, как устроена свеча накаливания и какую функцию выполняет в дизельном двигателе и пойдет речь далее.

Принцип работы и функции свечи накаливания

Основное предназначение свечи накаливания – это прогрев внутреннего пространства камеры сгорания. А потому для каждого цилиндра устанавливается своя свеча. В отличие от бензиновых двигателей она не генерирует искру, а лишь прогревает воздух для запуска мотора.

В зависимости от конструкции самого дизельного двигателя, эти свечи могут устанавливаться в различных местах:

При включении зажигания от аккумулятора на свечи накаливания поступает напряжение. Это позволяет разогреть воздушное пространство в зоне впрыска топлива до высоких значений температуры 850-1350°С. Когда происходит нагрев, на приборной панели автомобиля загорается индикатор состояния нагревателей (свечей).

Если лампочка индикатора гаснет, это означает, что требуемая температура достигнута и двигатель может быть запущен. После запуска силового агрегата свечи накаливания продолжают цикл разогрева, пока датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя не покажет 75 °С. В стандартном режиме это занимает не более 3 минут с момента запуска мотора.

Основными характеристиками свечей накаливания являются следующие параметры:

Устройство и виды свечей накаливания

Конструктивно эти свечи состоят из: корпуса, нагревательного элемента и клеммы подключения к питанию.

В верхней части корпуса присутствует резьба, позволяющая зафиксировать нагреватель на двигателе. Нагревательный элемент состоит из спирали с защитной оболочкой, которая может быть выполнена из металла или керамики. Ранее применялись конструкции с открытой спиралью, которые сегодня можно встретить в старых моделях авто. Такая система не отличалась долговечностью.

В конструкции с металлической защитной оболочкой наконечник нагревателя выполняется из сплава железа, хрома и никеля, устойчивого к воздействию высоких температур. Внутри него находятся нагревательная и регулировочная спирали.

Нагревательная спираль выполняет разогрев воздуха, и ее сопротивление не зависит от температуры. Регулировочная спираль путем повышения сопротивления выполняет регулировку интенсивности накаливания, предотвращая перегрев. Внутреннее пространство наконечника заполняется изолятором из оксида магния.

Кроме классических конструкций существуют турбосвечи, которые имеют специфическую форму корпуса и конический наконечник, что позволяет сократить утечки. Применяются такие модели в гоночных автомобилях.

Керамические свечи накаливания имеют аналогичную конструкцию, но вместо металла и защитная оболочка, и нагревательный элемент выполняются из керамики.

Спираль в нагревателе может быть целостной (моноспираль) или двойной. В первом случае она одновременно выполняет и функции накаливания, и при этом самостоятельно регулируется, препятствуя разогреву до критических температур. Конструкции с двойной спиралью применяются сравнительно недавно. Они позволяют более точно регулировать температурный режим нагревательного элемента на всех режимах работы двигателя.

Управление свечами накаливания

Охлаждение нагревательного стержня осуществляется за счет потока топливно-воздушной смеси на такте подачи и потока воздуха на такте сжатия. Снижение температуры происходит при увеличении скорости, а повышение – при стабильной работе двигателя. Для компенсации и регулирования этих процессов в современных автомобилях задействуется электронный блок управления двигателем (ЭБУ), который подает на свечу такое напряжение, которое оптимально соответствует текущему режиму работы мотора.

Помимо этого ЭБУ может осуществлять экстремальный разогрев свечи накаливания (за максимально короткие промежутки времени до 2 секунд). Наиболее прогрессивные системы предусматривают возможность независимого управления каждой свечой с помощью полупроводниковых элементов, что также упрощает процесс диагностики их состояния.

Неисправности свечей накаливания в дизельных двигателях

Срок службы свечи зависит от ее конструктивных особенностей, материала электрода и условий эксплуатации. Штифтовые конструкции в среднем имеют ресурс до 30 тысяч километров пробега, но некоторые наиболее качественные способны обеспечивать бесперебойную работу до 60 тысяч километров эксплуатации.

Выполнять проверку неисправности свечей в дизельном двигателе лучше всего до наступления холодов, поскольку летом проблемы могут вовсе не проявляться. Наиболее распространенными неполадками этого элемента являются:

Причинами неполадок могут служить как естественные процессы, так и нарушения правил эксплуатации. В их числе:

Для более эффективной работы свеча должна устанавливаться точно на периферии воронки топливовоздушной смеси. При этом она должна быть продвинута достаточно глубоко в камеру сгорания или в форкамеру. Диагностику и замену этого элемента следует доверять профессионалам.

Источник

Свечи накала: когда менять, сколько стоят и как проверить на «дизельке»

— Андрей, давайте проговорим типичную для «дизелистов» ситуацию: в холодное время года двигатель не всегда легко заводится. С чем это связано? И какую роль играют свечи накаливания для запуска дизеля?

Практически все особенности зимнего пуска сопряжены со стартом двигателя. Зачастую только одного нагрева недостаточно для того, чтобы его завести. Без притока тепла в камеру сгорания дизельный двигатель не достигает температуры, необходимой для воспламенения топлива. Именно в этот момент на помощь и приходит свеча накаливания, которая за короткий период времени сама разогревается до высокой температуры — порядка 1000 °C и, соответственно, нагревает камеру сгорания.

На современных моторах свеча накаливания вкручена в головку цилиндра. Естественно, ее главной задачей является вырабатывание дополнительной энергии для запуска двигателя, но и после этого СН (свеча накаливания; прим. далее СН) иногда не перестает работать. Таким образом, свеча накаливания не только помогает быстрее прогреться мотору, особенно при низкой температуре воздуха, но и оптимизирует процесс сгорания топлива, благодаря чему уменьшается выделение дыма, а также сокращаются другие выбросы.

— Каков принцип действия свечей накаливания? Какие типы свечей бывают и чем они отличаются друг от друга?

— Конструктивно свечи зажигания и накаливания достаточно схожи между собой. Принципиальным отличием является наличие нагревательного элемента. Свеча накаливания состоит из таких элементов, как регулировочная спираль, ведущая к центральному электроду, и нагревательная спираль. Регулировочная спираль способствует поддержанию рабочей температуры благодаря своим свойствам: чем выше температура, тем выше и ее сопротивление, что в свою очередь снижает прохождение тока к нагревательной спирали.

В зависимости от материала изготовления нагревательного элемента, внутри которого находится спираль, различают свечи накаливания с металлическим штифтом и керамические свечи накаливания. Во втором случае нагревательный элемент покрыт специальной керамикой, что позволяет СН быстрее нагреваться и достигать нужной рабочей температуры. У них более продолжительный срок эксплуатации. Вместе с тем керамические СН более хрупкие, поэтому с ними следует обращаться очень аккуратно. При этом как в случае с керамическими, так и штифтовыми свечами накаливания возможно многообразие форм и размеров. Они подбираются в соответствии с маркой автомобиля, его года выпуска, типа двигателя. Если стоимость свечи зажигания варьируется от 3 до 60 рублей, то диапазон цен на СН составляет в среднем от 9 до 100 рублей и выше.

— Какой у них регламент обслуживания?

— Неспособность дизельного двигателя к запуску связана с неисправностями в системе зажигания. Либо требуется замена свечей накаливания, либо происходит некорректная подача топлива в камеру сгорания. Как правило, СН меняются реже, чем свечи зажигания. Это связано с тем, что свечи накаливания в основном обеспечивают холодный запуск и только иногда подключаются к работе после него, когда нужно повысить температуру двигателя. Поскольку они сами по себе работают меньше, то износ СН тоже снижается, как и необходимость их частой замены.

Как правило, регламент замены СН составляет в среднем 60-100 тыс. км, а максимальный срок службы свечи и вовсе достигает 160 тысяч. Однако я бы не советовал дожидаться таких пробегов по ряду причин. Во-первых, свеча накаливания сама по себе более хрупкая, чем СЗ, а во-вторых, если ее оставить без обслуживания на долгий период времени, есть риски потом не выкрутить свечу из свечного колодца. Лучше всего периодически, раз в год-полтора, выкручивать СН, чтобы не столько провести профилактический осмотр ее состояния, сколько не дать ей закореть в свечном колодце.

— Какие еще могут быть последствия несвоевременного обслуживания свечей накаливания?

— Такой режим работы свечи, когда ее нагревательный элемент постоянно испытывает контрастность температур от минусовых до 1000 °C, со временем негативно сказывается на его физическом состоянии. Он может просто-напросто отломаться и попасть в цилиндр, а любое инородное тело в нем при работающем двигателе может натворить немало бед. Самые негативные последствия — повреждение поршня или гильзы самого цилиндра, а это вернуть путь к капитальному ремонту мотора. Так что, если при выкручивании свечи автовладелец заметил, что ее часть осталась внутри, ни в коем случае нельзя запускать двигатель. В таком случае необходимо снимать головку блока цилиндра и бережно извлекать оттуда обломок свечи.

По внешнему виду свечи накаливания можно судить о возможной причине повреждения. Например, типичным признаком повреждения из-за превышения напряжения является «вздутая» (24 вместо 12В) калильная трубка, а применение неправильного момента затяжки может стать причиной разрушений на корпусе. Нередко свеча накаливания может повредиться во время установки или демонтажа, что может случиться как в случае с керамическими, так и с металлическим штифтом свечами накаливания.

— Какие правила важно соблюдать во время монтажа свечей накаливания, чтобы они не повредились?

— Крайне важно использовать динамометрический ключ. Не зря ведь определенный момент затяжки прописан в книге по эксплуатации автомобиля. Если свеча накаливания устанавливается посредством неправильного крутящего момента, это может привести к потере компрессии, а в последующем к перегреву двигателя. Если свеча, наоборот, зажата слишком сильно, она может деформироваться или сломаться.

Еще одно обязательное правило при замене СН — обязательно нужно почистить свечные колодцы и резьбовые соединения. Иначе есть риск либо некорректно вкрутить свечу при установке, повредив её резьбу, либо сломать её в момент следующей замены. В целом при монтаже следует осторожно обращаться со свечами накаливания, особенно керамическими. И еще раз повторюсь, что сам регламент замены СН, установленный заводом-изготовителем, не отменяет профилактического осмотра, о котором говорилось выше.

— Как вообще можно проверить свечу накаливания?

— Есть несколько способов диагностики свечей накаливания. Один из них — «на искру», при котором СН установлена в двигателе и она освобождается от подающего провода. При этом используется изоляционный провод длиной до 1 метра. Один конец проверочного провода фиксируется на плюсовой клемме аккумулятора, а второй касательными движениями прикладывается к центральному электроду. На исправной свече будет наблюдаться сильное искрение, а на слаборазогревающейся искра образовывается плохо. Важно: проверка на искрение в месте подключения питающего провода может производиться лишь на старых дизелях, где отсутствует ЭБУ.

Еще один способ проверки свечи накала на двигателе — использование лампочки. К лампочке 12V (подойдет и лампочка габаритов) припаивают два проводка, и одним из них нужно касаться клеммных выводов свечей (отсоединив предварительно питающий провод), а вторым присоединяться на плюсовую клемму аккумулятора. Если лампочка загорается, значит, обрыва нагревательного элемента нет. Когда лампочка светится тускло или совсем не горит — свеча неисправна. Опять же, этот способ тоже не рекомендуется применять на современных дизелях.

Для проверки СН с помощью аккумулятора нужно прижать центральный электрод свечи к плюсовой клемме АКБ, а проводом присоединить минус с корпусом нагревательного элемента. В этом случае исправная свеча должна нагреваться быстро, в течение 2-5 секунд. Недостаток этого метода — придется выкручивать все свечи и есть риски получить ожог, если действовать неаккуратно.

Наиболее современный и безопасный способ для проверки СН — это проверка с помощью мультиметра, например, в режиме прозвонки. Прозвонить на обрыв нагревательного элемента можно даже не выкручивая свечу из двигателя. Алгоритм действий такой: перевести регулятор в соответствующее положение, отсоединить подающий ток провод от центрального электрода, плюсовой щуп мультиметра присоединить на электрод, а минусовым коснуться корпуса. Если нету звукового сигнала — значит, обрыв.

Чтобы измерить сопротивление, нужно знать параметры каждой свечи. Как правило, у исправной свечи сопротивление спирали составляет 0,7-1,8 Ом. Для замера потребления тока от свечи отключается питающий провод и к нему (либо плюсу на АКБ) подключается одна клемма амперметра, а вторая на центральный вывод свечи. Ток потребления исправной свечи накаливания в зависимости от типа должен составлять 5-18A. Если на какой-нибудь свече будет по-другому или вообще ничего не происходит, то имеет смысл открутить свечу и проверить накал визуально. Когда свеча накаливается частично (к примеру, самый кончик или середина) — показания будут значительно отличаться, а когда в обрыве — тока нет вовсе.

— В преддверии холодов что вы посоветуете владельцам автомобилей с моторами, работающими на тяжелом топливе?

— Чтобы зимний пуск дизеля был легким и беспроблемным, подготавливая автомобиль к зиме, вспомните, когда вы меняли свечи, и проверьте их, а для полноты картины проведите диагностику двигателя. Вообще, для дизельного мотора (впрочем, как и бензинового) важна исправность всех систем с точки зрения успешности запуска в мороз. Если автомобиль не завелся с первого раза или вы замечаете нестабильную работу двигателя, то важно проверить систему зажигания в целом.

Источник

Доступно о свечах накала.

Статья позаимствована с сайта mirtransporta.ru, автор Леонид Круглов (большое ему спасибо)

В дизельных двигателях с предварительной и вихревой камерами сгорания для пуска холодного двигателя необходимы свечи накаливания для зажигания топливной смеси. О них наш разговор.

Свеча для дизеля
Дизельные двигатели — это двигатели с самовоспламенением, которое происходит от повышения температуры внутри камеры сгорания при сильном сжатии топливовоздушной смеси. Однако при низких температурах для холодного пуска требуется больше энергии, так как и подаваемый воздух, и сам двигатель холодные, и часть тепла, получаемого при сжатии, рассеивается на их обогрев.

Чтобы компенсировать эти потери, используют свечи накаливания. Стержень свечи накаливания выступает внутрь камеры сгорания или предкамеры и расположен точно на краю завихрения топливовоздушной смеси для ее оптимального подогрева. При подаче на них напряжения их нагревающий стержень раскаляется до 800 и даже более градусов. Двигатель нуждается и в послепусковом накаливании, пока он не прогрелся до рабочей температуры. Это позволяет добиться полного сгорания топлива, а значит, и уменьшения выброса вредных веществ в атмосферу.

Компания NGK предлагает свечи накаливания для разнообразных двигателей. Свечи накаливания, используемые в современных двигателях, отличаются друг от друга не только визуально, но и используемыми материалами и характеристиками — временем нагрева, потребляемым током и т.д. Существует два основных вида — стержневые и керамические свечи накаливания, которые, в свою очередь, подразделяются на несколько типов.

Стержневые свечи накаливания — свечи, в которых нагревательная спираль располагается в накаливающем стержне, изготовленном из жаропрочного металла. Они бывают четырех типов — стандартные, свечи для быстрого пуска, свечи для системы QGS
и саморегулирующиеся (SRM).

Стержневые свечи накаливания

Нагревательная и регулировочная спирали таких свечей заключены в стрежень накаливания из термостойкого литейного сплава на основе легкого металла. Они образуют общий резистивный элемент, причем нагревательная спираль вместе с передней частью стержня накаливания образует нагревательную зону, тогда как регулировочная спираль закреплена на токоведущих болтах для подключения. Пространство между спиралями и стержнем заполнено изолирующим порошком (окись магния).

Нагревательная спираль непосредственно не подвергается воздействию сгорания и ударных волн, которые возникают из-за быстрого расширения смеси. Стержень накаливания обеспечивает определенную защиту нагревательной спирали от углерода, образующегося при сгорании. Он не откладывается, так что не возникает короткого замыкания.

Стандартные стержневые свечи накаливания имеют такую нагревательную спираль, сопротивление которой не изменяется с повышением температуры, всегда потребляя одинаковый ток.

Свечи накаливания для облегченного пуска имеют нагревательную спираль, сопротивление которой изменяется при изменении температуры. Сначала сопротивление низкое, так что через нагревательную спираль протекает большой ток. Температура поднимается быстрее, чем в стандартных свечах, в результате сокращается время предварительного разогрева. При повышении температуры повышается и сопротивление, отчего уменьшается ток.

Стержневые свечи накаливания QGS нагреваются очень быстро, но требуют специального устройства управления QGS. Имеются два различных и не взаимозаменяемых типа свечей накаливания для облегченного пуска: с одной нагревательной спиралью и с двумя нагревательными спиралями.

Первый тип имеет одну нагревательную спираль с низким сопротивлением, которая выполнена с расчетом на очень высокий ток. Второй тип содержит как нагревательную, так и регулировочную спираль. Это гарантирует, что сопротивление при повышении температуры повышается, и поэтому в известной мере обеспечивается регулировка температуры. Эти свечи накаливания обеспечивают очень малое время предварительного разогрева и улучшают пусковые качества.

Если напряжение подается слишком долго, температура становится слишком высокой, свечи могут оплавиться и треснуть. Поэтому устройство управления или реле должно уменьшать или совсем выключать ток, как только температура достигает примерно 900 оC.

Стержневые свечи накаливания SRM имеют нагревательную и регулировочную спираль. Нагревательная спираль нагревается очень быстро, а регулировочная спираль повышает сопротивление при повышении температуры. Благодаря свойствам регулировочной спирали такая свеча нагревается очень быстро, а при достижении температуры нагрев автоматически понижается.

Такая система разогрева не требует никакого внешнего контроля и обеспечивает отличные характеристики разогрева и остаточного накала!

Стержневые свечи накаливания с остаточным накалом могут функционировать при полном напряжении генератора. Их температура быстро повышается, однако затем снижается до величины, ниже температуры свечей без остаточного накала. Это происходит благодаря нагретой регулировочной спирали, электрическое сопротивление которой повышается, в то время как ток уменьшается, в результате чего становится невозможным выход из строя стержня накаливания.

Керамические свечи накаливания

Керамические свечи накаливания подразделяются на два основных типа — свечи для системы QGS и саморегулирующиеся (SRC). В отличие от нагревательной спирали стержневой свечи, нагревательная спираль керамической свечи имеет особо высокую точку плавления. Кроме того, она размещается в крайне износостойком материале — нитрите кремния, который не только защищает ее от высоких температур и вибрации в камере сгорания, но и является очень эффективным проводником тепла.

Сейчас есть более совершенные свечи накаливания — высокотемпературные свечи (HTC)
и следующее поколение — новые высокотемпературные свечи (NHTC — New High Temperature Ceramic glow plug).

Концепция нового поколения керамических свечей накаливания NHTC предусматривает использование удлиненного нагревательного электрода уменьшенного диаметра, обеспечивающего подъем температуры до 1000 оC всего за 2 секунды. Кроме того, время остывания увеличено до 10 минут, а в результате возможности промежуточного накаливания впервые появляется потенциал для сокращения выбросов, например на фазе пуска.

Керамические свечи накаливания новой серии нагреваются максимально до температуры около 1300 оC, что обеспечивает великолепные условия пуска двигателей с низкой степенью сжатия, обеспечивающих, в свою очередь, потенциал для сокращения выбросов. Кроме того, они имеют повышенную вибрационную сопротивляемость. Обе новые свечи накаливания позволяют также снизить расход энергии.

В керамической свече накаливания для облегченного пуска повышение температуры происходит быстрее, чем в стержневых свечах для облегченного пуска. Прикладываемое напряжение при этом точно регулируется с помощью специального устройства управления или реле накаливания.

Так же, как и стержневые свечи накаливания, керамические свечи саморегулирующегося типа оснащаются нагревательной спиралью и регулировочной спиралью для регулировки напряжения, которая уменьшает ток при повышении температуры. Эти свечи отличаются ускоренным повышением температуры и увеличенной теплопроводностью. Этот тип свечей зажигания не нуждается во внешнем управлении, так как является саморегулирующимся.

Керамические свечи накаливания снабжены специальной нагревательной спиралью, которая обладает особенно высокой температурой плавления. Эта спираль заключена в новый керамический материал — силиконнитрит. Он отличается очень высокой теплопроводностью, что обеспечивает очень малое время разогрева. Материал может выдерживать в течение длительного времени быстрый нагрев.

Керамические свечи накаливания имеют более высокую термостойкость и больший срок службы, чем стержневые свечи накаливания.

Хорошо функционирующие и надежные свечи накаливания — серьезный помощник при каждом холодном пуске.

В холодное время года двигатели не всегда запускаются, как хотелось бы. Одного возникающего тепла часто недостаточно, чтобы запустить двигатель. Нередко в камерах сгорания не хватает требуемого тепла. Потери тепла из-за холодных цилиндров и впускаемого воздуха препятствуют самовоспламенению. Дизельный двигатель без подачи тепла не достигает требуемых температур. Основной функцией свечей накаливания является снабжение дополнительной энергией при пуске.

Стержень свечи накаливания выступает внутрь камеры сгорания или предкамеры, располагаясь точно на краю завихрения топливной смеси. Таким образом, он имеет возможность направить тепло точно туда, где оно требуется. Однако он ни в коем случае не должен выступать в камеру сгорания слишком далеко, так как не будут гарантированы подготовка топлива и формирование топливной смеси. Выделение свечой накаливания тепла оптимизирует сгорание, уменьшая выделение бело-голубого дыма и другие выбросы. Топливо сгорает равномернее и полнее; при этом освобождается больше энергии, и температура в камере сгорания повышается быстрее, устраняя детонационный стук при холодном пуске. Благодаря остаточному накалу топливо сгорает полнее, снижая выделения дыма примерно на 49%.

Свеча накаливания подвергается воздействию сгорающего топлива, поэтому должна выдерживать воздействие сильного нагрева, высокого давления, вибраций и вызывающих коррозию химикатов. Кроме того, она должна быстро достигать рабочей температуры и иметь длительный срок службы.

Источник