Как работают свечи накала в дизельном двигателе

12

Все о свечах накаливания: принцип работы, виды, неисправности

Сезонное обслуживание автомобиля – один из важнейших этапов эксплуатации. Если не провести его вовремя, у водителя могут появиться проблемы в самый неподходящий момент.

Осеннее техническое обслуживание (ТО) автомобиля особенно важно, поскольку зимой из-за низких температур и сложных погодных условий на все узлы двигателя воздействует повышенная нагрузка.
Для обладателей автомобилей с дизельным двигателем при осеннем ТО пристальное внимание стоит обратить именно на свечи накаливая, так как при их отказе автомобиль может попросту не завестись.

Принцип работы, устройство и типы свечей накаливания

Процесс горения топлива в дизельном двигателе основан на эффекте самовоспламенения топливовоздушной смеси (ТВС). Во время такта сжатия в цилиндре возрастает температура воздуха. Далее в камеру сгорания под давлением подается дизельное топливо, которое воспламеняется при контакте с горячим воздухом.

При холодных запусках дизельного двигателя, степень подогрева ТВС становится недостаточной для самовоспламенения. Именно в этот момент и необходима свеча накаливания. Она подогревает воздух в камере сгорания до минимально-необходимого значения, достаточного для запуска холодного ДВС.

Состояние свечей накаливания особенно важно в новых дизельных ДВС, так как в них снижена степень сжатия в целях экологии, и температура ТВС с неисправными свечами становится недостаточна для запуска в холодное время года.

1. Разъем подключения
2. Изолирующая шайба
3. Двойное уплотнение
4. Стержень
5. Корпус
6. Уплотнение защитной оболочки
7. Нагревательная спираль
8. Трубка накаливания
9. Наполнитель.

Свечи накаливания делятся на три основных типа:

• Односпиралевые с металлическим наконечником
• Двухспиралевые с металлическим наконечником
• Двухспиралевые с керамическим наконечником

Односпиралевые свечи накаливания с металлическим наконечником

Данные свечи накаливания являются свечами «первого» поколения. Их основной особенность заключается в нагревательном элементе. Одна спираль проще и дешевле в изготовлении. Однако время ее нагрева значительно больше, чем у других типов. Поскольку свеча работает так же при первых минутах работы двигателя после холодного запуска — она имеет склонность к перегреву, что ведет к уменьшению ее ресурса.

Двухспиралевые свечи накаливания с металлическим наконечником

Свечи «второго» поколения – самый распространенный тип. Особенность таких свечей заключается в нагревательной спирали – первая спираль служит для нагрева наконечника свечи, вторая служит для регулирования температуры нагревательной спирали. Две эти спирали сварены между собой, что ведет к увеличению стоимости изготовления. При эксплуатации данные свечи нагреваются быстрее, чем односпиралевые и во время первых минут работы двигателя после запуска не перегреваются, что положительно сказывается на их ресурсе.
Двухспиралевые свечи накаливания с керамическим наконечником

Свечи накаливания «третьего» поколения. Являются самыми совершенными, с точки зрения эксплуатации, свечами накаливания. Время нагрева свечи составляет 1-3 секунды, температура наконечника может достигать 1200C. Также они имеют самый большой ресурс, но в силу использования дорогостоящей керамики, используемой в наконечнике их стоимость может быть минимум в 3 раза выше чем у металлических.

Неисправности и диагностика

Первичными признаками выхода из строя свечей накаливания является следующее: при пониженной температуре (-5°C и ниже) плохое «схватывание» двигателя в момент работы стартера и повышенная количество дыма в продуктах сгорания.

Основными видами выходя из строя обычно являются механические повреждения, вызванные перегревом, или замыкание нагревательной спирали.

Для диагностики замыкания можно использовать мультиметр и замерить сопротивление между корпусом свечи и клеммой подключения. В случае, если сопротивление ниже регламентированного уровня, то свечи рекомендуется заменить.

Так же на некоторых автомобилях, для диагностики работоспособности свечей можно использовать диагностический прибор OBD II (стоят они сейчас не много и с их помощью через телефон можно самому диагностировать ошибки).

В случае с механическими повреждениями диагностика может быть гораздо сложней. В большинстве случав наконечник либо разрушается и попадает в цилиндр, что обычно ведет к капитальному ремонту двигателя, либо начинает «течь» от перегрева и на конце свечи появляется «капля». Во втором случае диагностика возможна только после извлечения данного устройства. Это повреждение может быть вызвано неисправностью регулировочной спирали или неисправностью цепи управления свечами.

Особенности замены

При длительной эксплуатации резьбовая часть свечей накаливания может «прикипеть» к ГБЦ. Демонтаж может быть затруднен. Возможен «обрыв» свечи накаливая в ГБЦ или повреждение резьбовой части ГБЦ.

Основные рекомендации по установке:

1. Использовать инструмент, размеры которого строго соответствуют размерам свечи.
2. Перед демонтажом свечи, очистите прилегающие поверхности, во избежание попадания посторонних частиц в цилиндр.
3. Перед монтажом свечи, обязательно очистите посадочные места на головке блока цилиндра.
4. Закрутите свечу от руки до упора.
5. Затяжку свечи осуществлять только динамометрическим ключом с моментом, соответствующим размеру резьбы.

При монтаже, рекомендуем наносить небольшое количество высокотемпературной керамической смазки. ГБЦ изготавливаются из алюминия и со временем резьбовая часть головки блока начинает «прикипать» к свече, что может привести к повреждению резьбы при демонтаже. Использование небольшого количества смазки позволит предотвратить данную проблему.

Перед установкой новых свечей накаливания, настоятельно рекомендуем проверить все электрооборудование данной цепи в автомобиле, а также систему впрыска.

Для замены свечей накаливания, мы рекомендуем общаться в специализированные сервисы, особенно если свечи не менялись больше установленного регламента.

Как подобрать свечи накаливания?

Подбор свечей накаливания, как и остальных запчастей автомобиля, мы рекомендуем осуществлять с помощью оригинальных каталогов (таких как elcats.ru и acat.online), VIN номера или Frame (это индивидуальный номер автомобиля, в котором прописана комплектация данного автомобиля: код двигателя, код коробки передач, цвет и тд.) и руководства по технической эксплуатации. После того, как вы нашли оригинальный номер запчасти (OE или OEM номер) можно приступать к поиску запчасти и ее аналогов.

На сегодняшний день на рынке представлен достаточно большой выбор предложений по заменителям по различным ценам. При подборе аналога мы рекомендуем обращать внимание не только на стоимость (не всегда цена изделий соответствует ожидаемому качеству), но и на характеристики и внешний вид самого аналога (не смотря на качественную проработку OEM номеров, не редко встречаются ошибки и не соответствия).

В случае, если подбор запчасти осуществляется по марке и модели – обязательно обращайте внимание на код двигателя, поскольку они могут быть одного объема, одной форсировки, но иметь разную конструкцию ГБЦ.

Свечи накаливания от STARTVOLT

Ассортимент свечей накаливания STARTVOLT специально подобран для автомобилей России и стран СНГ.

• Все свечи накаливания — штифтовые (металлические) с двойной спиралью (саморегулирующиеся;
• QR-Code на каждой коробке для быстрого перехода на сайт и уточнения детальной информации по товару;
• Исчерпывающий ассортимент для легковых дизельных автомобилей, представленных в России и СНГ;
• 100%-й пооперационный контроль качества выпускаемой продукции;
• Расширенная гарантия – 2 года с момента продажи и упрощенная схема возвратов и рекламаций.
Заказать свечи накаливания в ваш регион можно по ссылке

Будьте в курсе наших новостей — подписывайтесь на официальные каналы в соцсетях:

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:

• в вихревой камере;
• в форкамере (предкамера);
• в камере сгорания.

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:

• скорость нагрева;
• объем нагрева;
• габаритные размеры;
• адаптация к параметрам камеры сгорания.

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:

• обрыв спирали;
• разрушение или оплавление нагревательного стержня;
• повреждение резьбы монтажного соединения.

Причинами неполадок могут служить как естественные процессы, так и нарушения правил эксплуатации. В их числе:

• перегрев нагревательного элемента при подаче слишком высокого напряжения;
• неисправность двигателя и нарушение режимов впрыска топлива;
• загрязнение форсунок мотора;
• повреждение корпуса наконечника;
• некорректная установка свечи в двигатель;
• электрохимическая коррозия;
• неисправность электронного блока управления.

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.

Для чего нужны свечи накаливания в дизельном двигателе?

Свечи накаливания в дизеле нужны для нагрева топлива при отрицательных и нулевых температурах, облегчая запуск холодного двигателя.

Без дополнительного подогрева воздуха в камере сгорания дизельный ДВС может запускаться 30-40 секунд. Причина – в разной природе горения солярки и бензина: смесь дизеля с воздухом воспламеняется от сжатия при условии ее положительной температуры.

Что из себя представляют свечи накаливания?

Основной элемент свечи – нагревательный стержень. По сути, принцип работы аналогичен электрическому кипятильнику для воды.

Есть два типа свечей накаливания: штифтовые (металлические) и керамические. По конструкции они схожи, разница в нагревательном элементе.

Штифтовые свечи – простые и дешевые в производстве, но устаревшие. Внутри стержня расположены одна или несколько спиралей специального состава – обычно сплав железа, никеля и хрома.

Металлические свечи дольше нагреваются до рабочей температуры (около 10-15 секунд). Предел их нагрева обычно не больше 1000℃, т.к. температура плавления материала стержня составляет примерно 1400 С.

Керамические свечи – имеют более тугоплавкий наконечник нагревательного стержня (более 1900 С).

Из-за этого температура в камере сгорания может быть выше (порядка 1300℃, что невозможно для металлических свечей).

Другие плюсы: высокая скорость прогрева – 2-3 сек, дольше ресурс. Это самый распространенный тип свечей накаливания на современных дизельных двигателях.

Доп. причина, по которой современные автопроизводители чаще выбирают керамические свечи накаливания — повышенные экологические нормы. Например, свечи накаливания используются при регенерации сажевого фильтра (DPF).

Для поддержания его работоспособности, необходимо периодически сжигать отложения, скапливающиеся на фильтрующем элементе. Электронный блок управления двигателем, запускает программу «регенерационного накала», принудительно разогревая свечи накаливания до рабочего режима более 1000℃.

Из-за этого растет температура в камере сгорания, повышается температура выхлопных газов и сгорают отложения на фильтре.

Клапан рециркуляции выхлопных газов (EGR)

Еще одна экологическая «примочка» для современных «зеленых» — клапан рециркуляции выхлопных газов (EGR).

Свечи накаливания, в том числе, служат для поддержания его работоспособности. Низкая температура картерных газов приводит к образованию нагара на клапане, что затем приведет к увеличению расхода топлива, повышению концентрации вредных соединений в выхлопных газах, снижению мощности двигателя.

В перспективе сам клапан сломается (EGR попросту заклинит). ЭБУ дает сигнал на подогрев свечей накаливания, чтобы температура в камере сгорания не падала ниже критической отметки, тем самым продлевая срок службы системы EGR.

Срок службы свечей накаливания и регламент их замены

Средний срок службы свечей – 60-100 тыс. км, но иногда доходит до 150-160 тыс. км. Здесь все индивидуально: условия эксплуатации, климатические условия, число циклов изменения температуры свечей от отрицательных до рабочих.

Также у каждого автопроизводителя свои регламенты по замене.

Важный фактор, влияющий на срок службы – технология монтажа. При неправильной установке (например, неверно подобран момент затяжки), можно повредить корпус свечи накаливания или другие элементы, что приведет к значительному сокращению ресурса работы.

Свечи накаливания также могут прикипеть в посадочном месте. Тогда при попытке демонтажа есть риск, что конец нагревательного элемента обломится и попадет в камеру сгорания. Запуск двигателя в таком случае приведет к проблемам. Наличие твердого тела в камере сгорания работающего двигателя нанесет сильный урон цилиндро-поршневой группе и стенкам камеры.

Как следствие, может потребоваться демонтаж головки блока цилиндров с дальнейшей ревизией, а при серьезном ущербе — проточка блока цилиндров, замена цилиндров и поршней. В итоге получим внеплановый ремонт ДВС.

Избежать этого можно несколькими способами. Часто помогают разжижающие составы (от банальных жидких ключей и «народных» способов, вроде уксуса или моторного масла в посадочные места до спецсоставов, продающихся в магазинах автохимии).

Также благоприятной замене способствует проведение процедуры на «горячем» моторе. При нагревании тела расширяются, и за счет этого эффекта избегаем негативных последствий.

Вообще, при возникновении неисправностей с дизельным двигателем, нестабильной работе или трудностях с запуском – рекомендуется сначала произвести его диагностику. В дизельном ДВС, из-за особенностей устройства, подобные симптомы часто лишь следствие проблем в топливной системе.

Рекомендуем менять свечи накаливания в специализированных центрах по обслуживанию дизельных авто.

Свеча накаливания в дизельном двигателе современного автомобиля

Свечи в дизельном двигателе обеспечивают гарантированный запуск силового агрегата на холодную. Принцип их действия заключается в доведении топлива, находящегося под высоким давлением, до необходимой температуры при помощи специального реле. Дизельный движок имеет столько свечей, сколько цилиндров расположено в нем. На каждый цилиндр мотора приходится по одной свече.

Принцип включения дизельного мотора

Топливно-воздушная смесь, находящаяся в цилиндре под давлением, нагревается до 900°С. Для обеспечения условий возгорания, конструкция обладает высокой прочностью. Горючая смесь воспламеняется от степени сжатия, а не от свечи. При температуре окружающей среды ниже плюс 5°С вплоть до сильных морозов, камера сгорания нуждается в принудительном прогреве при помощи керамических или штифтовых свечей накала.

Свеча накаливания в дизельном двигателе способна прогреть зону впрыска до 1000°С за считаные секунды. Когда происходит включение дизеля, данные устройства работают до достижения температуры жидкости охлаждения плюс 75°С.

В связи с повышенными требованиями экологов, благодаря своим уникальным свойствам, свечи зажигания начинают функционировать на холостых оборотах. Устройство данных деталей способствует снижению количества вредных выбросов дизельного двигателя в атмосферу.

Конструктивные особенности различных видов свечей

Данные конструкции могут быть выполнены как из керамики закрытого типа, так и из металла — открытые. Нагревательный элемент изготовлен в виде спирали.

В металлических штифтовых конструкциях имеются спирали: нагревательная и регулировочная. Благодаря первой происходит быстрое нагревание, вторая служит для защиты конструкции от перегрева.

Состав керамических деталей более сложен:

1. Корпус из металла.
2. Трубка нагревательная.
3. Болт с гайкой соединительные.
4. Спираль регулировочная.
5. Керамическое наполнение.
6. Электрод центральный.
7. Резьбовая часть.

Керамические детали более предпочтительны, благодаря их способности быстро производить нагрев и обеспечивать очень высокую температуру.

Под воздействием электрического тока происходит нагревание спирали. Высокая температура в моторе не дает элементу нагреваться выше 850°С, подогрев длится в течение короткого времени: от 4 сек до 2 мин. За продолжительностью подогрева ведет наблюдение электронный блок управления, который отслеживает температуру жидкости охлаждения через специальные датчики.

Пока подогрев продолжается, горит контрольная лампочка, расположенная на приборной панели. Выключение лампы свидетельствует о полной готовности движка к запуску.

Свечи накаливания продолжают работать и после включения мотора, продолжая прогрев и обеспечивая наиболее полное сгорание воздушно-топливной смеси, уменьшая вредные выбросы.

Методы проверки свечей

Проверить напряжение в элементах можно с использованиеммультиметраили аккумулятора автомобильного.

Чтобы не демонтировать устройство, достаточно подключить его к аккумулятору. Схема подключения такова: минус подсоединяется к корпусу свечи, а плюс — к клемме соответственно. В исправном узле в течение нескольких секунд нагревается спираль. Отсутствие тепла говорит о необходимости заменить устройство.

При проверке свечей в форсунках нужно выкрутить элементы и изучить свечение штифтов, которые должны раскалиться. Отличие интенсивности свечения хотя бы одного элемента говорит о необходимости дополнительной проверки путем замера его сопротивления.Во избежание быстрого выхода из строя остальных элементов, замена производится сразу всего комплекта, независимо от того, сколько деталей оказалось бракованными.

Редко случается, когда происходит отказ более двух устройств, в таком случае необходимо произвести проверку электрической проводки либо электронного блока управления.

При помощи мультиметра работоспособность демонтированной свечи определяется методом «прозвонки».

В современных автомобилях проверить данные узлы можно путем самодиагностики, дополнительно используя индикатор, расположенный на панели приборов, который подает сигнал при появлении поломки свечи.

Описание признаков неисправностей элементов накаливания

Поломки свечей накала проявляются следующими дефектами:

1. Мотор не хочет запускаться.
2. Неравномерность работы холодного движка.
3. Появление выхлопных газов белого цвета.

Если автовладелец недавно производил замену всех свечей, то причина может крыться в неисправности элемента по вине производителя. Бракованную деталь нужно выкрутить и заменить на новый экземпляр. Неисправности элементов накаливания наиболее заметны в зимнее время. Понижение температуры в окружающей среде вызывает появление большего количества признаков неисправностей элементов накала.

Чтобы облегчить процесс демонтажа, используется специальный съемник свечей накаливания дизельных двигателей. Его нужно применять в комплекте с инструментом, приспособленным под квадратную или шестигранную головку.

Почему свечи выходят из строя

Срок службы современных штифтовых свечей накала дизелей составляет 60 тысяч километров при условии соблюдения эксплуатационных условий. Если случится повреждение оболочки спирали, то все устройство выйдет из строя раньше, т. к. в образовавшуюся трещину внутрь проникают грязь и влага, а спираль замыкается на корпус. Оболочка может выйти из строя по следующим причинам:

• несоблюдение тщательности и аккуратности при монтаже элемента накаливания в мотор;
• появление электрохимической коррозии с течением длительного времени;
• установка свечей, не соответствующих моделей данному типу дизельного двигателя.

Данные устройства очень важны — они обеспечивают как бесперебойный запуск дизельного двигателя при минусовых значениях температуры окружающей среды, так и существенно снижают количество отработавших вредных газов.