Свеча зажигания: источник искры для работы двигателя

В современных бензиновых двигателях применяется электроискровая система зажигания, одну из ключевых ролей в которой играет свеча зажигания. О том, что такое свечи зажигания, какими они бывают и какую имеют конструкцию, а также о правильном выборе свечей для транспортного средства — читайте в статье.

Что такое свеча зажигания?

Искровая свеча зажигания — один из компонентов электроискровой системы зажигания бензиновых и газовых ДВС, обеспечивающий воспламенение подготовленной топливно-воздушной смеси в цилиндре. Свечи устанавливаются на силовые агрегаты со всеми видами электроискрового зажигания — контактного, бесконтактного, электронного и т.д.

От свечей во многом зависит стабильность функционирования мотора и его характеристики, к выбору данных деталей для автомобиля необходимо подходить ответственно. А для правильной покупки нужно знать о существующих типах свечей, их параметрах и применимости.

Типы и устройство свечей зажигания

Все свечи зажигания имеют принципиально одинаковую конструкцию. В качестве основной корпусной детали выступает керамический изолятор, предотвращающий электрический пробой при подаче импульса на электроды. В нижней части на уплотнителях фиксируется металлическая оправа с резьбой для вворачивания свечи в канал и шестигранником под ключ. Внутри изолятора расположены центральный электрод (в нижней части), резистор (в центральной части, обычно выполняется из токопроводящего герметика, он предназначен для подавления радиопомех во время работы свечи) и токоподводящий электрод, который переходит в контактный вывод (головку, стержень).

Основные компоненты свечи — центральный и боковой электроды, которые находятся в нижней части. На центральный электрод подается импульс от катушки зажигания, боковой электрод через металлическую оправу соединен с "массой" электросистемы. Между электродами образуется искра, обеспечивающая поджиг подготовленной и сжатой горючей смеси.

Свечи зажигания делятся на три группы по способу искрообразования и количеству электродов:

• Стандартные двухэлектродные;
• Улучшенные многоэлектродные;
• Форкамерные.

В наиболее распространенных изделиях применяется только два электрода — центральный и боковой. В многоэлектродных свечах имеется один центральный электрод и от двух до четырех боковых электродов — это улучшает искрообразование и, как следствие, стабильность работы двигателя. Кроме того, многоэлектродные свечи обеспечивают лучшее очищение электродов от нагара.

В форкамерных свечах боковой электрод претерпел существенные изменения, приняв форму конуса, между ним и центральным электродом остается зазор, в котором происходит искрообразование и первичный поджиг смеси. Зазор имеет форму сопла, благодаря чему воспламенившаяся здесь смесь (плазма) выбрасывается в цилиндр и поджигает основной объём топливно-воздушной смеси.

Свечи могут иметь электроды двух типов:

• Стандартные сплошные;
• Биметаллические.

Стандартные электроды изготавливаются из различных стальных сплавов (как правило — железоникелевых, либо легированных хромом и некоторыми другими металлами) и не подвергаются дополнительной обработке. Биметаллические электроды имеют составную конструкцию, они изготавливаются из двух металлов с различными характеристиками. Такие электроды бывают нескольких видов:

• Стальной с медным сердечником — медь имеет более высокую электропроводность, а стальная оболочка обладает высокой прочностью и теплостойкостью;
• С напылением или напайкой редкоземельных/благородных металлов — иттрия, платины, иридия;
• Из сплава с благородными/редкоземельными металлами и с медным сердечником;
• Сплошной иридиевый электрод уменьшенного диаметра — токую конструкцию имеют только центральные электроды.

Использование благородных и редкоземельных металлов повышает устойчивость электродов к негативным воздействиям и в разы увеличивает ресурс. А изготовление центрального электрода из иттрия позволяет увеличить напряженность электрического поля между электродами, а значит — улучшить искрообразование. Применение этих металлов обычно отражено в название свечи — платиновая, иттриевая и т.д.

Также электроды могут иметь некоторые конструктивные особенности для улучшения искрообразования, повышения их устойчивости и срока службы — V- или U-образные канавки на боковых и центральных электродах, увеличенную или уменьшенную длину.

Все свечи зажигания можно разделить еще на несколько групп по размеру, типу контактного вывода и форме опорной части:

• По размеру — полноразмерные и компактные;
• По типу контактного вывода — со штыревым и резьбовым выводом;
• По форме опорной части — плоские, конические.

В России конструкция и характеристики данных изделий регламентируются ГОСТ Р 53842-2010.

Основные характеристики свечей зажигания

К основным характеристикам свечей относятся их присоединительные и габаритные размеры, и калильное число.

По присоединительным и габаритным размерам свечи бывают:

• Тип и размер резьбы — М10х1, М12х1,25, М14х1,25 (наиболее распространенный сегодня вариант) и М18х1,5;
• Длина резьбы — 12 мм и менее (короткая), 19 мм (удлиненная) и 25-32 мм (длинная);
• По размеру шестигранника — 16, 19 и 20,8 (наиболее распространены сегодня), также можно встретить на 22 и 24 мм.

Калильное число — условная величина, указывающая на устойчивость свечи к калильному (безыскровому) зажиганию. Во время работы двигателя электроды и нижняя часть изолятора (которая часто называется тепловым конусом) подвергаются значительному нагреву (до 500-900°C в зависимости от типа двигателя), этого тепла бывает достаточно для воспламенения горючей смеси — так происходит неконтролируемое калильное зажигание. Чем в более напряженных тепловых условиях работает двигатель, тем большей устойчивостью к калильному зажиганию должны обладать свечи — это и отражает их калильное число.

По российскому стандарту калильное число устанавливается в 8, 11, 14, 17, 20, 23 и 26 условных единиц. При этом изделия можно разделить на три типа:

• С числом от 8 до 14 — для двигателей с малыми температурными нагрузками, нижнеклапанных, малофорсированных;
• С числом 17 и 20 — для моторов средней степени форсирования;
• С числом выше 20 — высокофорсированные двигатели, двухтактные двигатели (в том числе с воздушным охлаждением).

Эта характеристика важна и по другой причине: самоочищение электродов свечей от нагара происходит только при высоких температурах, и если свеча будет работать в моторе с малым нагревом, то она быстро загрязнится и начнет работать неправильно. Поэтому свечи с различным калильным числом имеют разные тепловые режимы самоочищения от нагара:

• "Горячие" — очищаются от нагара при относительно низких температурах, обычно к ним относятся свечи с калильным числом до 14;
• Средние — с калильным числом 17-20;
• "Холодные" — очищаются от нагара при высоких температурах, не допуская калильного зажигания.

"Горячие" свечи названы так, потому что при относительно низких температурах они сильно нагреваются, чем обеспечивают самоочищение от нагара. Соответственно, "холодные" свечи при высоких температурах меньше нагреваются, поэтому не допускают калильного зажигания.

У многих производителей свечей есть свои шкалы калильных чисел, которые могут значительно отличаться друг от друга. Например, компания Bosch использует ряд от 2 ("холодные") до 20 ("горячие"), а NGK применяет обратный ряд от 9 ("горячие") до 35 ("холодные"). Это всегда следует учитывать, чтобы избежать установки недопустимых для двигателя свечей зажигания.

Этих параметров обычно достаточно для уверенного подбора свечей под конкретный мотор.

Как правильно подобрать свечи зажигания?

При выборе свечей следует руководствоваться их присоединительными размерами и габаритами, а также рекомендуемым калильным числом.

С размерами все просто — нужно использовать те свечи, которые предусмотрены производителем двигателя, установка других свечей, как правило, просто невозможна.

Сложнее подобрать свечи по их калильному числу. Эту характеристику также указывает производитель, но здесь можно использовать указанные выше рекомендации по применимости "горячих" и "холодных" свечей. Выбор более "горячих" свечей приведет к калильному зажиганию и нестабильности работы двигателя, а более "холодные" свечи вскоре будут загрязнены нагаром и могут вовсе перестать нормально функционировать.

После определения характеристик и размеров свечей автовладельцу придется столкнуться с выборов свечей по их конструкции и особенностям. Например, многоэлектродные свечи обеспечивают более стабильную работу двигателя, однако они, как правило, имеют более высокую стоимость. Это же относится и к "платиновым", "иридиевым", "иттриевым" и прочим свечам — они объективно более надежны, но их стоимость может быть на порядок выше обычных изделий.

Правильный подбор свечей для транспортного средства — гарантия надежной и долговечной работы двигателя на всех режимах.