Для чего нужны свечи накала на дизельных моторах

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

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

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