Искровые свечи зажигания

6.1 Цель работы: изучить устройство, виды, принцип работы и научиться определять причины выхода из строя свечей зажигания.

6.2 Теоретическая часть

Свеча зажигания – это устройство, расположенное в головке цилиндра двигателя внутреннего сгорания, работающего по принципу зажигания смеси воздуха и топлива от искры. Свеча зажигания соединена с головкой цилиндра посредством резьбы. Ее рабочая часть запущена в камеру сгорания двигателя. Верхняя часть служит для обеспечения подачи высокого напряжения от системы зажигания на искровой разрядник свечи зажигания.

Основной функцией свечи зажигания является зажигание смеси воздуха и топлива в камере сгорания двигателя в пунктуально данном моменте. Основным эксплуатационным параметром свечи зажигания является калильное число, информация о величине которого дается всеми фирмами-изготовителями в обозначении.

6.2.1 Устройство и виды свечей зажигания

Свеча зажигания (рисунок 6.1) во взаимодействии с другими компонентами двигателя, а именно, с системой зажигания и системой приготовления топливной смеси определяет в решающей массе функции двигателя. Свеча должна гарантировано обеспечивать старт, бесперебойную эксплуатацию во время форсирования и максимальной производительности двигателя. Свеча зажигания при всех условиях эксплуатации должна доставить искровую энергию в камеру сгорания без разгерметизации и перегрева. Детали свечи, находящиеся в камере сгорания, подвергаются высоким термическим, механическим, электрическим нагрузкам, а также химическому воздействию продуктов неполного сгорания топлива.

Рисунок 6.1 – Устройство свечи зажигания

Типовые размеры свечей зажигания.

Размеры свечей зажигания классифицируются по типу резьбы на них. Применяются следующие типы резьбы:

• M10×1 (мотоциклы, например, свечи типа «Т» — ТУ 23; бензопилы, газонокосилки);

• M12×1,25 (мотоциклы);

• M14×1,25 (автомобили, все свечи типа «А»);

• M18×1,5 (свечи марки «М8», устанавливались на «старые» автомобильные двигатели ГАЗ-51, ГАЗ-69; «тракторные» свечи; свечи для газопоршневых ДВС и др.)

Вторым классификационным признаком служит длина резьбы:

• короткая — 12 мм. (ЗИЛ, ГАЗ, ПАЗ, УАЗ, Волга, Запорожец, мотоциклы);

• длинная — 19 мм. (ВАЗ, АЗЛК, ИЖ, Москвич, Газель, практически все иномарки);

• удлинённая — 25 мм. (современные форсированные ДВС);

• на малогабаритные двигатели могут устанавливаться свечи с более короткой резьбой (меньше 12 мм)

Размер головки под ключ (шестигранник):

• 24 мм (свечи марки «М8» с резьбой M18×1,5)

• 22 мм (свечи марки «А10», двигатели автомобилей ЗИС-150, ЗИЛ-164)

• нормальная — 21 мм (традиционная, для ДВС с двумя клапанами на цилиндр);

• средняя — 18 мм (для ДВС некоторых мотоциклов)

• уменьшенная — 16 мм или 14 мм (современная, для ДВС с тремя или четырьмя клапанами на цилиндр);

Калильное число (тепловая характеристика):

• Горячие свечи 11-14;

• Средние свечи 17-19;

• Холодные свечи 20 и более;

• Унифицированные свечи 11-20

Способ уплотнения по резьбе:

• С плоской прокладкой (с кольцом)

• С конусным уплотнением (без кольца)

Количество и вид боковых электродов (рисунок 6.2):

• Одноэлектродные — традиционные;

• Многоэлектродные — несколько боковых электродов;

• Специальные, более стойкие электроды для работы на газе или для большего пробега;

• Факельные — унифицированные свечи зажигания, присутствует конусный резонатор, для симметричного поджига топливной смеси.

• Плазменно-форкамерные — боковой электрод выполнен в виде сопла Лаваля. Совместно с корпусом свечи образует внутреннюю форкамеру. Зажигание происходит форкамерно-факельным способом.

Рисунок 6.2 – Формы массовых (боковых) электродов

Наибольшее распространение получил одиночный торцовый массовый электрод 1, однако есть свечи, в которых применяются массовые электроды различной формы: крючкообразный 2, парные сплющенные 3, углубленные боковые 4, кольцевой 5, тангенсаль-ный 6, подковообразный 7, одиночный боковой 8.

6.2.2 Принцип работы свечей зажигания

Искровые свечи бензиновых двигателей по режиму работы условно подразделяют на горячие, холодные, средние. Суть данной классификации — в степени нагрева изолятора и электродов. При работе изолятор и электроды любой свечи должны нагреваться до температур, способствующих «самоочищению» их поверхности от продуктов сгорания топливной смеси — нагара, сажи и т. п. Поэтому изоляторы свечей, работающих в оптимальном режиме всегда цвета «кофе с молоком».

Очистка поверхности изоляторов необходима для предотвращения поверхностных утечек высокого напряжения через слой нагара, что уменьшает мощность искрового пробоя зазора, или вообще делает его невозможным. Однако, если элементы свечи нагреваются слишком сильно, то может возникать неконтролируемое калильное зажигание. Процесс часто проявляется на больших оборотах. Это может приводить к детонации и разрушению элементов двигателя.

Степень нагрева элементов свечей зависит от следующих основных факторов:

Внутренние

• конструкция электродов и изолятора (длинный электрод нагревается быстрее);

• материал электродов и изолятора;

• толщина материалов;

• степень теплового контакта элементов свечи с корпусом;

• наличие медного сердечника ЦЭ.

Внешние

• степень сжатия и компрессии;

• тип топлива (более высокооктановое обладает большей температурой сгорания);

• стиль езды (на больших оборотах и нагрузках двигателя нагрев свечей больше).

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. Так как в этих случаях больше температура в камере сгорания.

Средние свечи — занимают промежуточное положение между горячими и холодными (самые распространенные)

Оптимальные свечи — конструкция свечей разработана таким образом, что теплопередача от центрального электрода и изолятора оптимальна для данного конкретного двигателя.

Унифицированные свечи — калильное число захватывает диапазон холодных и горячих свечей. Именно благодаря «полуоткрытости» свечи ей не страшны проблемы вентиляции и засорения продуктами неполного сгорания.

Свечи нормально самоочищаются во всех режимах работы двигателя и в то же время не приводят к калильному зажиганию.

6.2.3 Определение причины выхода из строя свечи зажигания

Срок службы свечей зажигания составляет от 30 до 100 тыс. км. Наиболее вероятной причиной преждевременного отказа свечей является загрязнение их продуктами неполного сгорания или увеличение искрового зазора из-за износа электродов. При этом решающее влияние на работоспособность свечей оказывает техническое состояние двигателя. Даже по внешнему виду свечи можно многое сказать как о работе двигателя в целом, так и об отдельных его узлах. Осмотр свечи нужно проводить после продолжительной работы двигателя, идеальным вариантом будет осмотр свечи после длительной поездки по загородному шоссе. Ошибкой некоторых автолюбителей, например является то, что после холодного старта двигателя при минусовой температуре и неустойчивой его работе первым делом выкручивают свечи и увидев черный нагар, делают поспешные выводы. А ведь этот нагар мог образоваться во время работы двигателя в режиме холодного старта, когда смесь принудительно обогащается, а неустойчивая работа могла быть следствием скажем плохого состояния высоковольтных проводов. Поэтому если вас что-то не устраивает в работе двигателя, и вы решили сделать диагностику его работы с помощью свечей, нужно проехать на изначально чистых свечах минимум километров 250-300, и только после этого делать какие-то выводы.

6.3 Порядок выполнения работы и составления отчета

6.3.1. Изучить самостоятельно теоретический материал по теме практической работы:

- назначение свечей зажигания;

- виды свечей зажигания;

- принцип работы.

6.3.2 По полученному материалу от преподавателя провести ряд мероприятий:

• Расшифровать обозначение свечей зажигания;

• Провести диагностику свечи зажигания (приложение 6)

• Дать рекомендации по ремонту и обслуживанию свечи зажигания.

6.4 Контрольные вопросы

6.4.1. Перечислите типовые размеры свечей зажигания?

6.4.2. Причины отказов свечей зажигания?

6.4.3. Из каких элементов состоит свеча зажигания?

6.4.4. Какие существуют формы массовых (боковых) электродов?

Практическая работа № 7 (2 часа)