Для чего нужна шайба на свече зажигания

Автомобильный справочник

для настоящих любителей техники

Устройство свечей зажигания

При всем разнообразии конструкций, любая искровая свеча зажигания включает в себя керамический изолятор, металлический корпус, электроды и контактную головку для соединения с высоковольтным проводом. Вот о том, каким бывает устройство свечей зажигания, мы и поговорим в этой статье.

Устройство свечей зажигания

Центральный электрод установлен в канале изолятора, имеющем переменный диаметр. Головка электрода опирается на коническую поверхность канала изолятора в месте перехода от большего диаметра к меньшему. Рабочая часть центрального электрода выступает на величину от 1,0 до 5,0 мм из изолятора. Закрепление электрода в канале изолятора и герметизацию этого соединения осуществляют с использованием стеклогерметика. Он представляет собой смесь специального технического стекла и порошка металла. Стекло должно иметь коэффициент термического расширения одинаковый с этим коэффициентом у керамики. В этом случае герметизирующая пробка не разрушится при изменениях температуры в процессе эксплуатации. Порошок металла (медь или свинец) добавляют в стекло для придания ему электрической проводимости.

Сборку сердечника (изолятора в сборе с центральным электродом и контактным стержнем) осуществляют в следующем порядке. Электрод устанавливают в канале изолятора и сверху засыпают порошкообразный стеклогерметик или укладывают его в виде таблетки. Затем в канал изолятора устанавливают контактную головку.
До запрессовки стеклогерметик занимает больший объем, чем после этой операции, и контактный стержень не может полностью войти в канал изолятора. Он примерно на треть длины выступает над изолятором. Заготовку нагревают до температуры 700-900 °С и с усилием в несколько десятков килограммов контактный стержень вводят в размягченный под воздействием температуры стеклогерметик. При этом он зате­кает в зазоры между каналом изолятора, головкой центрального электрода и кон­тактной головкой. После остывания стеклогерметик затвердевает и надежно закреп­ляет обе детали в канале изолятора. Между торцами электрода и контактной головки образуется герметизирующая пробка высотой от 1,5 до 7,0 мм, полностью перекры­вающая канал изолятора от прорыва газов.

В случае необходимости встроить в цепь центрального электрода электри­ческое сопротивление для подавления электромагнитных помех применяют резистивный стеклогерметик. После остывания герметизирующая пробка приобретает электрическое сопротивление необходимой величины.

Сердечник устанавливают в корпусе свечи так, что он соприкасается своей конической поверхностью с соответствующей поверхностью внутри корпуса. Между этими поверхностями устанавливают герметизирующую «теплоотводя­щую» шайбу (медную или стальную). Закрепление сердечника осуществляют завальцовкой буртика корпуса на поясок изолятора. Герметизацию по соединению изолятор — корпус осуществляют мето­дом осадки корпуса в нагретом состоянии (термоосадкой).

Боковой электрод «массы» прямоугольного сечения приваривают к торцу корпуса и изгибают в сторону центрального. На цоколь корпуса с упором в пло­скую опорную поверхность устанавливают уплотнительное кольцо, предназна­ченное для герметизации соединения свеча — двигатель.

На резьбовую часть контактного стержня устанавливают контактную гайку, если это требуется конструкцией наконечника высоковольтного провода. В неко­торых свечах контактный стержень не имеет резьбовой головки, она сразу же штампуется в форме контактной гайки.

Изолятор свечи

Для обеспечения бесперебойности искрообразования изолятор должен об­ладать необходимой электрической прочностью даже при высокой рабочей тем­пературе. Напряжение, прикладываемое к изолятору в процессе работы двига­теля, равно напряжению пробоя искрового зазора. Это напряжение возрастает с увеличением давления и величины зазора и уменьшается по мере возрастания температуры. На двигателях с классической системой зажигания используются свечи с искровым зазором 0,5-0,7 мм. Максимальная величина напряжения про­боя в этих условиях не превышает 12-15 кВ (амплитудное значение). На двигате­лях с электронными системами зажигания установочный искровой зазор состав­ляет 0,8-1,0 мм. В процессе эксплуатации он может увеличиться до 1,3-1,5 мм (у обеих систем). При этом напряжение пробоя может достигать 20-25 кВ.

Конструкция изолятора относительно проста — это цилиндр с осевым отвер­стием для установки центрального электрода. В средней части изолятора имеется утолщение, так называемый «поясок» для соединения с корпусом. Ниже пояска расположена более тонкая цилиндрическая часть — «дульце», переходящая в тепловой конус. В месте перехода от дульца к тепловому конусу расположена коническая поверхность, предназначенная для установки между изолятором и корпусом герметизирующей теплоотводящей шайбы. Выше пояска расположена «головка», а в месте перехода от пояска к го­ловке расположено плечико под завальцовку буртика корпуса при сборке свечи.

Допустимая, с учетом коэффициента запаса прочности, толщина стенок оп­ределяется электрической прочностью материала изолятора. По отечествен­ным стандартам изолятор должен выдерживать испытательное напряжение от 18 до 22 кВ (действующее значение), что больше амплитудного в 1,4 раза. Дли­на головки изолятора определяется напряжением поверхностного перекрытия и выполняется в пределах от 15 до 35 мм. У большинства автомобильных свечей эта величина около 25 мм. Дальнейшее увеличение малоэффективно и приводит к снижению механической прочности изолятора. Для исключения возможности электрического пробоя по поверхности изолятора его головку снабжают кольце­выми канавками (барьерами тока) и покрывают специальной глазурью для защиты от возможного загрязнения.

Функцию защиты от поверхностного перекрытия со стороны камеры сгорания выполняет тепловой конус. Эта важнейшая часть изолятора при относительно небольших размерах выдерживает без перекрытия по поверхности указанное выше напряжение.

Первоначально в качестве материала изолятора применяли обычный фар­фор, но такой изолятор плохо сопротивлялся тепловому воздействию и имел низкую механическую прочность.

С увеличением мощности двигателей потребовались изоляторы более надеж­ные, чем фарфоровые. Продолжительное время применяли слюдяные изоляторы. Однако при использовании топлив с присадкой свинца слюда разрушалась. Изо­ляторы снова стали изготавливать керамическими, но не из фарфора, а из особо прочной технической керамики.

Наиболее распространенной и экономически целесообразной для производства изо­ляторов является технология изостатического прессования, когда из заранее подгото­вленных компонентов изготавливают гранулы необходимого состава и физических свойств. Из гранул при высоком давлении прессуют заготовки изоляторов, шлифуют до необходимых размеров с учетом усадки при обжиге, а затем однократно обжигают.

Современные изоляторы изготавливают из высокоглиноземистой конструк­ционной керамики на основе оксида алюминия. Такая керамика, содержащая около 95% оксида алюминия, способна выдержать температуру до 1600 °С и имеет высокую электрическую и механическую прочность.

Важнейшим преимуществом керамики из оксида алюминия является то, что она обладает высокой теплопроводностью. Это существенно улучшает тепловую характеристику свечи, так как через изолятор проходит основной поток тепла, поступающий в свечу через тепловой конус и центральный электрод (рис. «Тепловые потоки в изоляторе свечи» ).

Корпус свечи зажигания

Металлический корпус предназначен для установки свечи в двигатель и обес­печивает герметичность соединения с изолятором. К его торцу приваривается боковой электрод, а в конструкциях с кольцевым искровым зазором корпус непосредственно выполняет функцию электрода «массы».

Корпус изготавливают штамповкой или точением из конструкционных малоуглеродистых сталей. Внутри корпуса имеется кольцевой выступ с конической поверхностью, на которую опирается изолятор. На цилиндрической части корпуса выполнена кольцевая проточка, так называемая термоосадочная канавка. В процессе сборки свечи верхний буртик корпуса завальцовывают на поясок изолятора. Затем его нагревают и осаживают на прессе, при этом термоосадочная канавка подвергается пластической деформации, и корпус плотно охватывает изолятор. В результате термоосадки корпус оказывается в напряженном состоянии, что обеспечивает герметичность свечи на весь срок службы.

Электроды свечи

Как сказано выше, для улучшения эффективности воспламенения электроды свечи должны быть как можно более тонкими и длинными, а искровой зазор должен иметь максимально допусти­мую величину. С другой стороны, для обеспечения долговечности электроды должны быть достаточно массивными.

Поэтому, в зависимости от требований к мощности, топливной экономичности и токсичности двигателей, с одной стороны, и требований к долговечности свечи с другой стороны, к каждому типу двигателя разрабатывалась своя конструкция электродов.

Появление биметаллических электродов позволило в определенной степени решить эту проблему, так как такой электрод имеет достаточную теплопроводность. В отличие от обычного «монометаллического» он при ра­боте на двигателе имеет меньшую температуру и соответственно больший ресурс. В тех случаях, когда требуется увеличить ресурс, применяют два элек­трода «массы» (рис. «Свеча А26ДВ-1 с двумя боковыми электродами «массы»» ). На свечах зарубежного производства с этой целью применяют три и даже четыре электрода. Отечественная промышленность выпускает свечи с таким количеством электродов только для авиационных и промышленных газовых двигателей. Следует отметить, что с увеличением числа электродов снижается стойкость к образованию нагара и затрудняется очистка от нагара.

К материалу электродов предъявляются следующие требования:

Стоимость материала не должна быть высокой. Наибольшее распространение в отечественной промышленности для изготовления центральных электродов свечей зажигания получили жаростойкие сплавы: железо-хром-титан, никель-хром-железо и никель-хром с различными легирующими добавками.

Боковой электрод «массы» должен обладать высокой жаростойкостью и стойкостью к коррозии. Он должен обладать хорошей свариваемостью с обычной конструкционной сталью, из которой изготавливают корпус, поэтому применяют сплав никель — марганец (например, НМц-5). Боковой электрод должен обладать хорошей пластичностью для обеспечения возможности регулирования искрового зазора.

С целью снижения гасящего влияния электродов при доработке свечей на электродах выполняют канавки, в электроде «массы» выполняют сквозные отверстия. Иногда боковой электрод разделяют на две части, превращая одноэлектродную свечу в двухэлектродную.

Встроенный резистор свечи

Дополнительный изолятор свечи

Даже небольшие потери энергии зажигания приводят к ослаблению искры со всеми неприятными последствиями: ухудшение пуска, неустойчивая работа на холостом ходу, потеря мощности двигателя, перерасход топлива, рост токсично­сти отработавших газов и т. д. Если поверхность изолятора покрыта нагаром, грязью или просто влагой, происходит утечка тока «на массу». Она обнаружива­ется в темноте в виде коронного разряда по поверхности изолятора. Утечка по загрязненной поверхности теплового конуса изолятора в камере сгорания дви­гателя может привести к отказу в искрообразовании. Наиболее радикальным способом повышения электрической прочности изоляции является установка между корпусом и контактной головкой свечи дополнительного изолятора в виде керамической втулки. Таким образом, свеча приобретает двойную защиту от уте­чек тока «на массу».

Форкамерные свечи зажигания

Известны различные варианты устройства свечи, у которых рабочая камера выполнена в виде форкамеры. Их используют с целью улучшения сгорания рабочей смеси. Форкамерные свечи подобны свечам для спортивных форсированных двигателей, где электроды для защиты от перегрева установлены глубоко внутри рабочей камеры корпуса. Отличие заключается в том, что отверстие, соединяющее рабочую камеру (форкамеру) с цилиндром двигателя, делают специальной формы. При сжатии свежая смесь поступает в форкамеру, искровой разряд возникает в области вихревого потока, и образование первичного очага воспламенения становится интенсивнее. Благодаря этому обеспечивается быстрое распространение пламени в форкамере. Давление быстро возрастает и выбрасывает факел пламени, проникающий в камеру сгорания двигателя и интенсифицирующий воспламенение даже сильно обедненной рабочей смеси.

При перетекании горящих газов из форкамеры в цилиндр двигателя, в связи с турбулизацией горючей смеси, ускоряется и становится более эффективным процесс сгорания. Это, в свою очередь, может привести к улучшению показателей, характеризующих топливную экономичность и токсичность отработавших газов.

Недостатки форкамерных свечей заключаются в том, что велико гасящее влияние электродов, а стойкость к образованию нагара мала. Вентиляция форкамеры затруднена, и горючая смесь в ней содержит повышенное количество остаточных газов. При перетекании горящих газов из форкамеры в цилиндр возникают дополнительные тепловые потери. Один из вариантов форкамерной свечи представлен на рис. «Форкамерные свечи зажигания».

Источник

Что нужно знать о свечах зажигания: 3 пункта, которые стоит запомнить каждому автовладельцу

Рынок автокомпонентов переполнен предложениями, что делает выбор такого необходимого каждому автомобилисту продукта, как свеча зажигания, непростым. Расскажем, по каким критериям нужно выбирать свечи, о чем стоит помнить при их установке, и как самостоятельно выявить неисправную свечу по ее внешнему виду

1. ВИДЫ СВЕЧЕЙ ЗАЖИГНИЯ

Самыми распространенными являются свечи зажигания с медным сердечником центрального электрода и свечи с «двойной медью», то есть с медными сердечниками как в центральном, так и в боковом электродах. Есть свечи с платиновыми накладками, в том числе с платиной и на центральном, и на боковом электроде. Инновацией в технологиях стали свечи с оребренным изолятором центрального электрода: такое решение позволяет свече лучше противостоять влажным отложениям на изоляторе, что значительно снижает риск пробоя. А высшую строчку в иерархии свечей зажигания занимают иридиевые свечи: в их конструкции накладки на электроды выполнены из редкоземельного металла иридия. Свечи отличаются не только рядом эксплуатационных характеристик, но и рекомендованным интервалом замены. Если медные свечи зажигания рекомендуется менять через 20 000 км, то иридиевые свечи служат до 120 000 км. Разумеется, в номенклатуре производителей свечей есть и позиции, адаптированные к конкретным двигателям. Это связано с тенденцией развития компактных моторов небольшого рабочего объема. Например, двигатели V8 TFSI для Audi моделей A6, A7 и A8 имеют очень глубокие свечные колодцы. Поэтому, помимо особой конструкции свечи, здесь используется еще и специальный соединитель.

A — Гладкий керамический изолятор, предотвращающий пробой. B — Резистор, изготовленный методом высокотемпературного спекания внутри свечи. C — Тонкий медный центральный электрод — лучшее рассеивание тепла. D — Удлиненный тепловой конус, позволяющий расширить диапазон калильного числа. E — Медный сердечник. F — Увеличенный тепловой зазор существенно повышает эффективность. G — Заземляющий электрод конфигурации poly-v из титанового сплава.

Важным параметром для свечи зажигания является калильное число — значение, определяющее способность свечи отводить тепло от камеры сгорания. Чем меньше значение калильного числа, тем выше способность свечи к теплоотводу. Не случайно в гоночных двигателях используются «холодные» свечи зажигания, то есть свечи с низким калильным числом. Как правило, свечи с низким калильным числом имеют короткую юбку изолятора, что дает возможность поглощать меньше тепла и способствует хорошему его отводу.

2. КАК ПРАВИЛЬНО СТАВИТЬ СВЕЧИ

Здесь также необходимо обратить внимание на ряд важных моментов. Гнездо свечного колодца в блоке двигателя может иметь либо плоское, либо коническое основание. Соответствующей формы будет и посадочная поверхность свечи. Коническое основание не требует дополнительного уплотнения, а вот для установки свечи с плоской посадочной поверхностью требуется специальная шайба. При затяжке свечи шайба несколько деформируется и таким образом обеспечивает герметичность. Эту операцию необходимо производить с помощью динамометрического ключа — не случайно на упаковках свечей указывается рекомендуемый момент затяжки. Если свеча недостаточно затянута, то через неплотное соединение высока вероятность прорыва газов из камеры сгорания. Чрезмерная затяжка может привести к повреждению резьбы, и при повторной установке — к нарушению герметичности, поскольку остаточная толщина уплотнительной шайбы будет недостаточной для того, чтобы ту самую герметичность обеспечить. При извлечении свечи по остаточной толщине уплотнительной шайбы можно определить, было ли применено чрезмерное усилие при затяжке. К сожалению, даже на профессиональных сервисах персонал далеко не всегда пользуется динамометрическими ключами при установке свечей зажигания. Смазка резьбовой части свечи при установке не требуется: свечи имеют анодированный корпус.

Вторым важным моментом при установке свечи является контроль зазора между электродами. Он предварительно выставляется производителем свечей, но лишний раз проверить этот параметр стоит: неправильный зазор может привести к пропускам воспламенения. Но если возникнет необходимость регулировки зазора, делать это нужно очень аккуратно: обломок поврежденного бокового электрода вполне может оказаться в камере сгорания.

3. О ЧЕМ ГОВОРИТ ВНЕШНИЙ ВИД СВЕЧИ

Как правило, минимальный срок службы свечей — порядка 20 000 км, но перед наступлением морозов их состояние нелишне проверить: во многом именно от свечей зависит легкий пуск двигателя в зимний период. Тем более что свеча может быть не только источником искрообразования, служащего для поджига рабочей смеси в камере сгорания, но и способна рассказать о состоянии двигателя и о проблемах, связанных с его эксплуатацией. Вот обгоревшая юбка изолятора, а центральный электрод частично расплавлен. Такие повреждения могут быть вызваны целым букетом проблем: от неверного выбора калильного числа свечи до неисправности клапанного механизма двигателя или использования некачественного топлива. Сажа на электродах? Скорее всего, проблемы связаны с неисправностью топливной аппаратуры. На электродах следы масла? Стоит проверить поршневые кольца и, в случае мотора с нагнетателем, состояние турбины. Перечислять можно и дальше — свечи действительно могут донести массу важной информации. Разумеется, во всех вышеописанных случаях свечи нуждаются в замене, даже если они не выработали определенный для них срок службы.

И еще один совет, связанный с диагностикой. Иногда на уже работавшей свече зажигания можно увидеть черную полоску, идущую вдоль изолятора. Это след пробоя. Скорее всего, причина проблемы в колпачке высоковольтного провода, который от старости «задубел» и покрылся трещинами. Такой колпачок следует заменить и, чтобы исключить риск повторения подобной проблемы в будущем, нанести специальную смазку на изолятор свечи в месте контакта с колпачком.

Источник

Как определить момент затяжки свечей зажигания для 8 типов резьбы?

Соблюдение момента затяжки свечи зажигания по динамометрическому ключу необходимо. При перетягивании свечей может лопнуть резьба. Момент затяжки свечей зажигания очень важен, поскольку его неправильное значение может привести к тому, что выйдут из строя они или даже сам двигатель. Поэтому затягивать свечи «на глаз» категорически не стоит.

Почему важен момент затяжки свечей зажигания

Схемы и иллюстрации, указанные на упаковках с комплектом свечей зажигания, не стоит игнорировать. На резьбовой части свечи имеется шайба, выполняющая важную функцию отвода тепла от свечи. При слабой затяжке ставится под угрозу работоспособность свечи. 90 % неисправностей происходят из-за некорректного монтажа.

Невысокое значение момента затяжки может привести к пропаже компрессии двигателя и к перегреву свечи. Слишком сильно крутить шайбу тоже не стоит, так как кольцевой зазор между стальным корпусом и калильной трубкой может сузиться. В таком случае свеча перегреется и выйдет из строя.

Дополнительно рекомендуем прочитать статью нашего специалиста, посвящённую тому, как почистить свечи зажигания.

Как правильно затягивать свечи зажигания

Итак, для регулировки момента затяжки свечей зажигания понадобятся два инструмента: свечной и динамометрический ключи. Далее необходимо выполнить ряд действий.

Также советуем прочитать подробную статью нашего эксперта, в которой он рассказывает о том, как правильно выставить зажигание.

Таблица 1. Рекомендуемые параметры моментов затяжки при установке свечей.

Таких параметров и правил установки необходимо придерживаться вне зависимости от модели свечи. Если говорить о смазке резьбы, то здесь подход индивидуальный. По некоторым причинам производители не рекомендуют её проводить, объясняя это тем, что смазанная деталь сильнее затягивается. Однако графитовой смазкой воспользоваться всё же можно и полезно.

Смазка должна наноситься тонким слоем.

Производители свечей зажигания и их комплекты

При покупке свечей зажигания ознакомьтесь с кратким руководством по их монтажу. У разных производителей различные инструкции. Также стоит уделить внимание таблице рекомендуемых параметров. Коробка от комплекта также зачастую содержит полезную информацию. Основные бренды свечей зажигания на авторынке в России — это Bosch, Denso и NGK. При приобретении комплекта Bosch вы должны быть готовы к тому, что никакой полезной информации по монтажу в упаковке вы не найдёте.

Комплект Denso содержит полную схему монтажа, но разочаровывает отсутствием значения момента затяжки для конкретной свечи. Со значением можно ознакомиться в интернет-каталоге. Фирма NGK вместе с комплектом предоставляет информацию о моменте затяжки свечей зажигания и количестве их оборотов. Недостатком являются некоторые несостыковки в количестве оборотов.

Перед приобретением комплекта с новыми свечами зажигания необходимо удостовериться в неработоспособности старых. Сделать это можно с помощью устройства для проверки свечей (спрашивайте в специализированных магазинах). Довольно часто бывает, что после прокаливания свечи ещё некоторое время сохраняют работоспособность. Удачи и лёгких дорог!

Источник