какое напряжение на свечах накаливания в дизеле

8 вопросов и ответов о свечах накаливания

Хорошая свеча накаливания хоть и маленькая, но очень сложная в производстве деталь с высокой себестоимостью. Хорошие свечи помогут завести дизельный авто за пару секунд даже в условиях бескрайнего севера. Плохие превратят добротную иномарку в чадящий вонючим синим дымом кошмар Греты Тунберг. Мы ответим на восемь популярных вопросов о калильных свечах. С этими знаниями вы сможете не только подобрать и смонтировать свечи самостоятельно, но даже раздавать советы друзьям.

1. Зачем нужна свеча накаливания?

Если очень коротко — чтобы нагревать дизельное топливо и облегчать старт холодного двигателя при при близких к нулю и отрицательных температурах. Без дополнительного подогрева дизельный движок для запуска в мороз придётся «крутить» десятки секунд, высаживая заряд аккумулятора и насилуя стартёр.
Дизельное топливо, как мы недавно рассказывали, горит не так, как бензин (дизель-воздушная смесь самовоспламеняется при сжатии, но для этого ей нужна плюсовая температура), и следовательно, дизельные двигатели устроены в силу этого несколько иначе.

Главный рабочий элемент свечи накаливания — кончик нагревательного стержня, температура которого за несколько секунд при подаче тока доходит до 800-1000 °C. Стержень находится в цилиндре в точно рассчитанном месте — там, где образуются завихрения топливовоздушной смеси в результате её распыления форсунками. Нагревается смесь, хотя существует ошибочное мнение, что свеча греет сам цилиндр (спросите себя, учтя, что запуск современных двигателей занимает несколько секунд, возможно ли, чтобы свеча успевала нагреть массив металла).

Этапы накаливания свечи NGK с технологией быстрого накаливания Advanced Quick Glow System (AQGS; сверху) и саморегулируемой свечи (SRM; снизу). Такой разогрев происходит всего за несколько секунд. Источник (здесь и далее, если не указано иное): NGK Spark Plugs Eurasia

После запуска мотора свеча продолжает нагреваться несколько минут, помогая солярке полностью догорать в пока ещё холодных цилиндрах — это так называемое послепусковое накаливание. Без него значительно увеличились бы выбросы вредных веществ (в том числе в форме белого и голубого дыма), а двигатель не работал бы плавно, а издавал бы характерный стук. Послепусковое накаливание значительно уменьшает износ двигателя в первые минуты работы.

Оно важно и для состояния сажевого фильтра, очищающего выхлоп от сажевых частиц и установленного почти во всех дизельных авто после 2000 года (стал обязательным с 2011-го). Фильтр имеет ограниченную ёмкость для улавливания и хранения сажевых частиц, и чтобы он дольше обеспечивал полноценную фильтрацию, необходима периодическая регенерация — сжигание отложений.

Для регенерации сажевого фильтра необходимо прогреть его до температуры выше 600 °С в течение примерно 10 минут. Для этого электронный блок управления (ЭБУ) запускает ряд процедур, среди который «регенерационный накал» свечами при температуре более 1000 °C даже при прогретом двигателе. Это повышает температуру внутри камеры сгорания, растёт температура выхлопных газов, и отложения в сажевом фильтре сгорают. Цикл регенерации запускается раз в 1500-5000 км.

Ещё свечи накаливания поддерживают работоспособность клапана системы рециркуляции отработанных газов EGR за счёт так называемого «промежуточного накала». Низкая температура отработанных газов может привести к образованию нагара на клапане EGR, а это вызовет не только увеличение вредности выхлопа, но и повышение расхода топлива и падение мощности двигателя. ЭБУ включает накал свечей, предотвращающий резкое снижение температуры отработанных газов ниже критического уровня.

Тут всё очень плохо — забитый отложениями клапан EGR не может до конца закрыться. Свечи накаливания не выполнили свой долг по предотвращению образования отложений из-за недостаточной температуры выхлопа. Источник: cobra831 / DRIVE2

2. Какие бывают свечи накаливания?

В современных легковых автомобилях встречаются два типа свечей накаливания: металлические и керамические. Первые живут меньше, разогреваются дольше, но и стоят дешевле. Вторые, керамические, имеют малое время нагрева, живут в 2-3 раза дольше металлических, но при покупке обходятся дороже.

Создавая новые типы свечей накаливания, инженеры решают не только задачу сделать нагрев свечей быстрее, но и подстраиваются под новые экологические требования, которые заставляют автопроизводителей уменьшать компрессию в дизельных двигателях. Чем ниже компрессия, тем бóльшую температуру должна давать свеча, чтобы сохранялась простота запуска. И вот тут старые добрые металлические свечи проигрывают керамике вчистую.

Выбор типа свечей для двигателя вашего автомобиля остаётся на совести автопроизводителя: одному дизелю будет достаточно недорогой металлической свечи, а другому для стабильного запуска требуется самая современная керамическая модель, да не простая, а рассчитанная на применение особых технологий (о них см. вопрос 3).

Металлические стержневые свечи
Это самый простой и дешёвый тип из существующих сейчас свечей. Внутри стержня металлической свечи расположена как минимум одна обязательная спираль — нагревательная, сделанная из сплава железа, никеля и хрома (сплав Inconel 601). Температура металлического стержня на стадии послепускового накаливания редко превышает 1000°C из-за того, что сплав имеет температуру плавления около 1360°C.

Строение типичной двухспиральной металлической саморегулирующейся свечи накаливания

Пространство между спиралью и металлическим корпусом заполнено тугоплавким оксидом магния, также известным как магнезия, с температурой плавления 2825°C. В свече магнезия фиксирует спираль и защищает её от вибраций, повреждения и короткого замыкания.

Металлическая свеча без технологий, ускоряющих нагрев, добирается до рабочих 800 °C за 20-25 секунд. Но сейчас чаще используются свечи быстрого пуска. У них особая нагревательная спираль, сопротивление которой меняется в зависимости от температуры. Сопротивление в таких свечах при температуре окружающей среды очень низкое, гораздо ниже, чем стандартных свечах, поэтому при подаче тока они разогреваются за 13-15 секунд.

Керамические свечи
Переход от металла к тугоплавкой керамике позволил увеличить температуру накала и скорость нагрева свечи. Быстрее накал — меньше ожидание перед запуском автомобиля. Использование керамики и проводников с низким сопротивлением снижает время предпускового накала до 2-3 секунд.

Главное отличие этого типа свечей от металлических заключается в керамическом наконечнике из нитрида кремния с температурой плавления 1900 °C, внутри которого проложена никелевая спираль. За счёт высокой точки плавления керамические свечи работают с более высокой штатной температурой — до 1350 °C, — недоступной для металлических свечей. Спечённый нитрид кремния отличается необычайно высоким для керамики сопротивлением возникновению микротрещин. Наконец, керамика быстрее проводит тепло от нагревающей спирали, чем «бутерброд» из магнезии и металлического стержня, поэтому время разогрева у керамических свечей значительно меньше.

Свечи для дизельного двигателя тонкие, длинные и весьма хрупкие, что не мешает им разогреваться до температуры выше 1300 °C, как в случае керамических моделей (на фото)

Высокотемпературные керамические свечи HTC и NHTC
Керамика оказалось настолько перспективным материалом для свечей накаливания, что дальнейшие исследования привели к созданию высокотемпературных свечей (High Temperature Ceramic, или HTC) и новых высокотемпературных керамических свечей (New-High Temperature Ceramic, или NHTC), самых продвинутых. Разработчики смогли ещё больше увеличить температуру и снизить время накаливания.

В HTC металлическая нагревательная спираль в наконечнике заменена на керамический элемент, к которому подведены металлические электроды. Использование керамики позволило подавать на свечу более высокий ток, чем прежде. А чем выше ток, тем быстрее нагревается свеча.

Но NGK пошли дальше, разработав свечи NHTC, нагревательный элемент которых целиком выполнен из керамики, — металл как проводник используется только в месте подсоединения питающего кабеля. Цельнокерамическая структура обеспечила еще большую тепловую стойкость, поэтому свечи NGK NHTC выдерживают самые высокие токи, нагреваются до 1000°C всего за 2 секунды, а затем в течение нескольких минут поддерживают температуру 1350°C для дожига дизеля.

Стержень становится всё тоньше, металла в свечах всё меньше, а температуры всё выше: 1 — первое поколение керамических свечей SRC, 2 — второе поколение HTC, 3 — третье поколение NHTC

3. Какие технологии применяются в современных свечах накаливания?

На сегодняшний день описанные выше высокотемпературные керамические свечи накаливания — это самый продвинутый коммерчески доступный продукт. А чтобы дать вторую жизнь металлическим свечам, были разработаны технологии ускорения их нагрева с помощью дополнительных реле и внутренних регулирующих спиралей.

Саморегулирующиеся свечи (SRM/SRC)
Современные стержневые и керамические свечи накала являются саморегулируемыми (Self Regulating Metal/Ceramic — «саморегулирующийся из металла/керамики»), то есть сама свеча управляет своим температурным режимом без помощи электронного блока управления двигателем.

В саморегулирующейся свече последовательно соединены сразу две спирали — никелевая накаливающаяся и спираль регулировки, которая меняет свойства электропроводности в зависимости от температуры: чем выше температура сплава управляющей спирали, тем выше удельное сопротивление в материале и тем меньший ток доходит до нагревательного элемента.

SRM бережет нагревательную спираль от перегрева и расплавления, снижая ток до наступления критической температуры. Такой «предохранитель» позволяет безопасно подавать на свечу на старте очень высокий ток, чтобы ускорить её нагрев. Благодаря этому, а заодно и применению в центральном электроде серебра с максимальной из всех металлов электро- и теплопроводностью, стержневые металлические свечи с SRM прогреваются до рабочей температуры запуска всего за 4-5 секунд.

Системы быстрого накаливания (QGS)
Quick Glow System — система быстрого накаливания — представляет собой блок управления с реле, которое регулирует подаваемые на свечи напряжение и ток. Свечи для QGS могут быть как саморегулирующиеся, так и обычные, с одной спиралью. Нагревательная спираль в них также имеет малое сопротивление для прохождения высокого тока и быстрого предпускового нагрева. Сочетание реле QGS и саморегуляции SRM позволяет металлическим свечам нагреваться до 900 °C за 4-5 секунд, а керамическим — за 2 секунды и меньше.

Блоки QGS совместимы только с QGS-свечами, причем строго с односпиральными или SRM. Использовать свечу попроще, подешевле или, наоборот, потехнологичней нельзя.

Время выхода на рабочие температуры разных типов свечей

Как видно на графике выше, SRM-свечи достигают рабочей температуры за 3-4 секунды. Можно ли ещё быстрее? Да, свечи NGK с технологией Advanced Quick Glow System (AQGS) нагреваются до 1000 °C всего за 2 секунды благодаря уменьшенному до 3,5 мм в диаметре металлическому наконечнику. Меньше диаметр — меньше масса металла и быстрее её нагрев: чистая физика.

4. Почему выходят из строя свечи накаливания?

Начнём с того, что у свечи есть свой срок службы, по истечении которого она может попросту перегореть из-за истончения нагревательной спирали, как старая лампочка. Это не значит, что можно забыть рекомендации производителя авто и игнорировать интервал замены свечей.

Если вам попалась поддельная свеча, в изолирующей магнезии может оставаться влага или даже масло. После нескольких запусков наконечник вздуется. Если такое случилось, вы точно будете знать, какому продавцу доверять не стоит. Честные свечи от настоящих производителей, даже самые бюджетные, таким не страдают.

Вздутый наконечник свечи — признак некачественного производства. Дело в том, что для свечей требуется оксид магния (магнезия) высокой очистки, мельчайшей фракции и, что особенно важно, полностью обезвоженный. Присутствие в изоляторе остаточной влаги из воздуха, приведет к её — влаги — испарению и разрыву металлического наконечника свечи. Когда речь идет о подделках, вместо магнезии криворукие мастера используют любые сыпучие материалы, вплоть до подножного песка. Источник: Alxan / DRIVE2

Свечу может испортить некачественное топливо — частая история в наших краях: если дизель был разбавлен бензином, то температура сгорания смеси может превысить штатную, из-за чего оплавится кончик металлической свечи. Низкокачественная солярка, выгнанная «у дедушки на деревне через самогонный аппарат», оставит на свече живописные сажевые наросты, отлично выполняющие роль теплоизолятора. Запуск с такой закоксованной свечой равносилен запуску без свечи.

Если автомобиль в первые секунды дымит короткими частыми импульсами, а затем дым пропадает, то проблема в одной из свечей.

Мёртвую свечу легко обнаружить, если завести двигатель: из-за отсутствия нагрева в одном из цилиндров сразу после запуска в моторе появится вибрация, а из выхлопной трубы пойдёт сизый или белый дым с очень резким запахом несгоревшего до конца топлива. По мере прогрева движка вибрации и дым исчезают.

А вот если двигатель в мороз не заводится совсем, то свечи не виноваты — вряд ли все они разом решили испортиться. Проблема может быть в блоке накаливания, аккумуляторе, топливе, пропавшей компрессии, но не в свечах.

О рекомендованных способах диагностики читайте в нашей статье о проверке свечей накаливания.

Для проверки исправности свечи ее даже не придется выкручивать из двигателя, потребуется только мультиметр и наша статья

6. Как не надо диагностировать свечи накаливания?

На DRIVE2 часто упоминается еще один способ, при котором свечи выкручиваются из двигателя и подключаются к аккумулятору «крокодилами». В результате можно наблюдать раскалившийся кончик свечи и так оценить её работу. NGK крайне не рекомендует так делать, потому что при прямом подключении за работой свечи не следит блок управления.

Как перегорает свеча накаливания? Эффектно!

Без контроля силы тока спираль накаливания может перегреться раньше, чем стержень накалится и начнёт светиться. Особенно этому подвержены свечи быстрого пуска. Такая проверка может закончиться известным заключением: «Вскрытие показало, что пациент умер от вскрытия». Не говоря уже о том, что при неловком движении можно неслабо обжечься или что-нибудь опалить.

7. Как подобрать свечу накаливания для моего автомобиля?

Свечи накаливания — не масло, не колодки и не шины, альтернатив, совместимых с вашим автомобилем, будет немного. Скорее всего, каждый производитель сможет предложить вам всего по одному артикулу. Подобрать подходящую свечу только по геометрии не получится — если не угадать с типом свечи, она не будет работать нормально. Для упрощения поисков можно воспользоваться сайтом NGK для подбора продукции: просто выберите свою машину и модель двигателя, а сайт назовет вам конкретную совместимую свечу.

Если же вы обращаетесь к каталогам онлайн-магазинов или продавцам, то рекомендуем сверяться с нашим руководством по маркировке свечей накаливания NGK. С её помощью вы сможете расшифровать комбинацию цифр и букв и наверняка узнать все характеристики свечи.

Исчерпывающая таблица с информацией о маркировке металлических стержневых свечей поможет наверняка узнать, продают ли вам нужную запчасть или подсовывают что попало

Иногда на упаковке может попадаться упрощенная маркировка, которая, на первый взгляд, может показаться очень путанной из-за трёх разных цифр в номере серии, указывающей на рабочее напряжение

Ещё один вариант маркировки металлических свечей накаливания от NGK

А вот маркировка керамических свечей NGK очень лаконична

8. Как правильно снять и установить свечи накаливания?

Современные свечи накаливания — это боль и слёзы автомастеров: из-за уменьшения рабочего объёма двигателей свечи приходится делать всё тоньше и тоньше. Доходит до того, что QGS- и SRM-версии имеют диаметр резьбы всего 8 мм, а толщина головки составляет несколько миллиметров. Повредить такую свечу при неосторожной установке очень просто, а демонтировать — целая эпопея.

Не стоит браться за установку любых свечей — зажигания или накаливания — без динамометрического ключа, потому что весьма вероятно, что вы установите их неправильно. Для каждой резьбы необходим свой регламентированный момент затяжки. Вот рекомендации по монтажу свечей накаливания NGK:

Новые свечи NGK при установке должны затягиваться со строго рекомендуемым моментом, выставленном на динамометрическом ключе

Если установка свечи в очищенное посадочное место относительно проста, то её демонтаж после нескольких лет использования часто превращается в проблему. Резьба прикипает, а излишнее усилие на ключе легко ломает хрупкий корпус, оставляя половину свечи в двигателе. Если вы понимаете, что свеча не поддается, не нужно прилагать титанические усилия, просто капните в место установки свечи в головке блока немного моторного масла, подождите день-другой, а лучше всего поездите на машине около недели и попробуйте снова. Масло проникнет по резьбе, и демонтаж пройдёт безболезненно.

Последствия решительного выкручивания прикипевших свечей. Источник: Gudron / DRIVE2

Если свеча таки обломилась, а в сервисах отказываются от выполнения опасной работы по изъятию обломков, то воспользуйтесь советами драйвовчанина volver-xc90 о демонтаже сломанной свечи.

Визуально лаконичные свечи накаливания для дизельных двигателей фактически устроены гораздо сложнее свечей зажигания. Прогресс стирает разницу в запуске бензиновых и дизельных автомобилей, делая дизель даже более экологичным, чем бензин. Качественная оригинальная свеча накаливания надежно прослужит несколько лет, помогая запускать двигатель в самые суровые морозы. Она потребует от вас внимательного подбора и квалифицированной установки, но взамен даст надёжную работу двигателя с чистым выхлопом.
Наверняка у вас появились вопросы и замечания к написанному — оставляйте их в комментариях!

Источник

Головная боль дизелиста. Для чего нужны и почему выходят из строя свечи накала

Иными словами, когда свечи накала выходят из строя, отсутствия любых других неисправностей, способных осложнить холодный запуск, может быть недостаточно, чтобы без проблем завести дизельный мотор. Рассказывает Сергей Боярских.

Ниже дымность и токсичность

Летом одна-две неработающие свечи еще не становятся непреодолимым препятствием для запуска. Однако в старых предкамерных и вихрекамерных дизелях не всегда удавалось обеспечить температуру в камере сгорания в конце такта сжатия выше требуемой для самовоспламенения горючей смеси уже при осеннем снижении температур окружающего воздуха до плюс 5-7 градусов. Если свечи не грели, это создавало проблемы с запуском даже в таких условиях.

В морозы в дополнение к еще более низкой температуре ухудшается смесеобразование из-за того, что холодное и вязкое дизтопливо не только хуже распыляется форсунками, но и не спешит испаряться. Необходимость обеспечить испарение капелек топлива для качественного смесеобразования в момент запуска также требует наличия в камерах сгорания высокой температуры.

Свечи накаливания как раз и являются ее источниками. Они включаются в работу сразу после поворота ключа в замке зажигания в первое положение, на что указывает синхронно загоревшийся символ спирали на приборном щитке.

Но если сигнал погас, это не значит, что свечи греть перестали. Помимо предпускового подогрева у них есть другие задачи. Некоторое время после запуска свечи продолжают функционировать, чтобы улучшить условия для смесеобразования и обеспечить более полное сгорание топлива.

Как они это выдерживают?

Кроме свечей накаливания, по одной на каждый цилиндр, система предпускового подогрева состоит также из блока управления, реле включения и температурного датчика, однако именно свечи выходят из строя чаще всего. Почему?

Кроме тяжелых условий работы на срок службы влияет торговая марка, которая отражает качество изготовления свечей. Однако даже в случае использования качественных изделий риск выхода свечей из строя существенно увеличивается, если они отработали 80-100 тыс. км.

Спираль в калильной трубке плотно упакована в спрессованный порошок, который изолирует витки от короткого замыкания и предохраняет от вибраций. Такое устройство до минимума сокращает число причин, которые приводят к преждевременной неисправности свечи.

Почему выходят из строя?

Гораздо реже, как уверяют специалисты, спираль может перегореть из-за залипания реле и слишком долгой в этой связи подачи электропитания. И это же возможно, если из-за разрядившегося аккумулятора двигатель запускают от внешнего источника энергии при слишком большом напряжении.

Как о том говорилось, не факт, что с неработающими свечами двигатель не удастся завести. Многое зависит от конструкции конкретного мотора, температуры в момент запуска, компрессии в цилиндрах и других факторов.

Зато лишь одна вышедшая из строя свеча в дизеле с сажевым фильтром не позволит включиться автоматической регенерации. Ничего хорошего сажевому фильтру это не сулит.

Негативные последствия неисправности только этим не ограничиваются. Чтобы за счет лишь одного давления в конце такта сжатия воздух в камере сгорания начал разогреваться до температуры, превышающей температуру самовоспламенения паров дизтоплива, при каждой попытке запуска стартеру придется раскручивать коленвал гораздо дольше. Ему и аккумулятору такой труд жизни не добавит.

Также ухудшаются условия смазки трущихся деталей в цилиндре с отказавшей свечой. Неиспарившаяся часть холодного дизтоплива попадает на стенки цилиндров, где разжижает и смывает масляную пленку. Несгоревшее топливо, попавшее в масло, вызывает его более быстрое старение.

После запуска двигатель с неработающей свечой из-за пропусков воспламенения какое-то время «троит». При этом из выхлопной трубы наряду с отработавшими газами появляется дым.

Нельзя сказать, что это однозначный признак выхода свечей накала из строя. У неровной работы мотора и дымления могут быть другие причины, однако свечи как минимум желательно проверить.

Пожалуйста, без «лома»

Не будем вдаваться в подробности, как это делается, каким бы увлекательным ни казался такой рассказ желающим самостоятельно выяснить, в каком состоянии свечи накаливания в их автомобиле.

Не будем углубляться и в вопросы замены свечей своими руками, несмотря на то что эта нехитрая на вид процедура может запросто превратиться в захватывающий триллер, если окажется, что старые свечи не желают выкручиваться, а после приложения силы и вовсе обламываются.

А если это не поможет либо свеча разрушилась, в результате чего одна ее часть все-таки осталась в головке цилиндров? Чтобы не усугубить ситуацию, которая усложнит дальнейшие действия по извлечению свечи или ее обломка, лучше обратить к специалистам, имеющим инструмент и приспособления, предназначенные для этой работы. Мастера есть, их нужно только найти.

Поэтому замена должна быть адекватной. В противном случае свечи будут разогреваться лишь частично или вообще не станут работать.

Точную информацию, какие свечи используются в конкретном двигателе, следует искать в инструкции по обслуживанию и ремонту, в каталогах взаимозаменяемости свечей производства разных компаний. При отсутствии данных образцом может служить свеча, которой ищется замена.

Хотя при неисправности одной свечи менять все свечи в двигателе комплектом необязательно, желательно все-таки на покупке не экономить. Если в результате длительной эксплуатации комплекта свечей накаливания из строя выходит одна из них, это можно считать сигналом, что ресурс остальных, скорее всего, почти исчерпан, долго они не прослужат, а значит, придется снова лезть в мотор.

В какую сумму в рублях обойдется покупка свечей накаливания отдельных марок для некоторых распространенных автомобилей, можно узнать из таблицы. В ней также приведен диапазон цен от минимума до максимума среди свечей, найденных в предложениях о продаже.

Фото автора и из открытых источников
Автобизнес

Источник