Свечи зажигания

Министерство образования Российской Федерации

Московский Государственный Индустриальный Университет

Кафедра «Автомобили и двигатели»

Реферат на тему: Свечи зажигания.

Группа

Студент

Преподаватель.

Москва 2004

Свечи зажигания

Свеча может рассказать о состоянии двигателя почти все, если, конечно, вы ее вывернули и осматриваете. Поводом для осмотра свечей, не считая очередного обслуживания, обычно являются откло­нения в работе двигателя. Устройство обычной свечи зажигания показано на рис. 1.

Все нормально, если:

резьба 1 сухая, а не мокрая;

ободок 2 — темный с тонким слоем нагара (копоти);

цвет электродов 3, 4 и изолятора 5 — от светло-коричневого до светло-желтого, светло-серого, белесого.

О неисправностях говорит: мокрая резьба (бензин, масло); ободок покрыт черным рыхлым нагаром с пятнами; электроды и изолятор темно-коричневые с пятнами, иногда на сгибе бокового электрода жел­тое пятно. У не работающей свечи ободок, электроды и конус изолятора покрыты нагаром и мокрые. Если свеча негерметична, появляется

Рис. 1. Основные элементы свечи за­жигания:

1 — резьба; 2 — торец корпуса (ободок): 3 — боковой электрод: 4 — центральный элект­род; 5 — тепловой конус изолятора («юбочка»)

темный ободок и снаружи изоля­тора у металлического корпуса.

Состояние свечей, когда они " мокрые" (в бензине) или " замас­ленные", встречается редко, осо­бенно если двигатель не новый. Как правило, на свече — смесь бензина и масла. При попадании масла в камеру сгорания ухудша­ется и процесс сгорания бензина.

Воспламенение смеси бензи­на с воздухом происходит сле­дующим образом. Высокое на­пряжение на электродах иони­зирует пространство между ними и вызывает проскакивание ис­кры. Искра нагревает некоторое небольшое по объему количе­ство смеси до температуры воспламенения. Далее пламя распрост­раняется по всему объему камеры сгорания. При нормальных усло­виях (состав смеси, давление, влажность, температура) для воспла­менения смеси требуется весьма незначительная энергия и " пробив­ное" напряжение не более 10 кВ. В целях получения более надежно­го зажигания смеси при любых условиях применяют системы зажи­гания высокой энергии (энергия увеличена в 100 и более раз, " пробивное" напряжение — до 25 кВ).

Условия работы свечи очень напряженные. На работающем двигателе она контактирует с продуктами сгорания при температуре до 2700°С и давлении 5...6 МПа (50...60 кгс/см²). В камере сгорания температура газовой среды колеблется от 70 до 2000...2700°С. Окружающий изолятор воздух подкапотного пространства может иметь температуру от -60 до +80°С.

При всем этом температура нижней части изолятора у современ­ных свечей должна быть в пределах 400—900°С (ранее 500—600°С). Диапазон 400—900°С — тепловые пределы работоспособности (темпе­ратуры самоочистки и перегрева) свечей зажигания.

При температуре ниже 400°С даже при нормальном составе смеси, маслоотражательных колпачках и кольцах на тепловом конусе возмож­но отложение нагара. Искры между электродами временами вообще не будет — в работе двигателя появятся перебои.

При температуре теплового конуса более 900°С происходит воспла­менение рабочей смеси уже не искрой, а от соприкосновения с раска­ленным изолятором, электродами, с частицами сгоревшего нагара. В этом случае наступает калильное зажигание. Двигатель продолжает " работать" и при выключенном зажигании. Из-за перегрева начинают выгорать (оплавляться) электроды, изолятор, появляется эрозия торца корпуса.

Общий тепловой баланс свечи представлен на рис. 2. Основной поток тепла — до 67% воспринимает торец корпуса свечи (ободок). Уходит же тепло в основном в головку блока цилиндров через резьбу — 91%. Резьба свечи (М14х1, 25-6е) должна быть сухой и чистой.

Рис. 2. Тепловой баланс свечи зажига­ния: тепло получают — 67% торец корпуса свечи в камере сгорания, 21% — тепло­вой конус изолятора, 12% — электроды свечи центральный и боковой; тепло от­дается — 91% от корпуса к головке ци­линдра, 9% — в окружающий воздух

Иногда рекомендуют смазывать ее тонким слоем графитовой смазки.

Попадание твердых частиц (пе­сок) на резьбу приводит к смеще­нию ее в резьбовом отверстии головки, в результате чего отвод тепла от свечи ухудшается.

Момент затяжки резьбы све­чи, например, для автомобилей ВАЗ составляет 3, 2—4, 0 кгс-м. У автомобилей зарубежного произ­водства момент затяжки обычно меньше и находится в пределах 1, 5—3, 0 кгс-м. У автомобиля ЗАЗ-1102 'Таврия" свечи А17ДВ-10 (сте­пень сжатия 9, 5) рекомендуют за­тягивать моментом 1, 5—2, 0 кгс-м.

Герметичность свечи (по резь­бе) зависит не только от момента затяжки, но и от состояния резьб (в головке, на свече) и уплотни-тельного кольца. Затягивать свечи с использованием воротка большей длины, чем штатный, не рекомен­дуется. При отворачивании чрез­мерно затянутой свечи ее можно просто сломать. Если свеча про­пускает газы через резьбу, уп-лотнительное кольцо, то гнездо в головке всегда будет грязное. Про­пуск газов при достаточной осве­щенности можно увидеть (это иду­щие из-под уплотнительного коль­ца пузырьки). При осмотре необ­ходимо соблюдать осторожность, ибо были случаи, когда свечи " вы­летали" из цилиндров.

Для затяжки свечей использу­ется только специальный — " свеч­ной ключ". Его размер ~ 20, 6 мм (20, 638 мм=13/16 дюйма).

Оценить неисправность, которая " показывает себя" на свече, можно по рис. 29. Для некоторых иномарок могут быть полезны данные, при­веденные в табл. 1

Таблица 1. Характерные случаи состояния свечей зажигания

* При применении бензинов с добавками свинцовых соединений (этилированных) изолятор свечи в нормальном состоянии должен быть серого цвета

. При этом необ­ходимо иметь ввиду, что оцениваются только штатные (рекомендуемые) свечи. Черной копотью покрыты корпус, изолятор и электроды (рис. 3, а). Возможные причины: длительная работа на холостом ходу, переобога-

Рис. 3. Характерные случаи ненормаль­ного состояния свечей:

а — черный нагар (копоть) на всех элементах свечи; б — наличие масла; в — выгоревшие, корродированные электроды, поясок; г — оплав­ленные электроды, поврежденный тепловой ко­нус изолятора

щение смеси, неправильная регулировка угла замкнутого состояния контактов (или зазора в прерывателе), неисправность конденсатора, нарушение зазоров между электродами свечи, неисправность свечи.

Замасленная свеча (рис. 3, б). Если двигатель с большим пробегом и все свечи примерно в одинаковом состоянии, вероятнее всего " виноват" износ цилиндров, поршней, колец. Бывает появление масла в период обкатки двигателя, но это явление временное.

Если масло обнаружено на одной свече, — скорее всего подгорел выпускной клапан. При этом двигатель работает на холостом ходу нерав­номерно. Ремонт лучше не откладывать, так как за клапаном может обгореть седло.

Выгоревшие или сильно корродированные электроды, поясок, изъ­язвленный тепловой конус изолятора (рис. 3, в) говорят о перегреве свечи. Перегрев бывает при низкооктановом бензине, неверной уста­новке момента зажигания, слишком бедной смеси.

Оплавленные электроды, поврежденный тепловой конус изолятора (рис. 3, г) — такое происходит при слишком раннем зажигании.

Поменяв свечи местами, можно узнать нечто большее. Если свеча продолжает " заростать" нагаром и в другом цилиндре — значит, она неисправна. А если нормальная свеча из соседнего цилиндра в данном цилиндре покрылась нагаром, как и предыдущая, значит неисправность в кривошипно-шатунном механизме цилиндра.

При покупке иностранных свечей необходимо иметь ввиду, что, например, свечи Bosch производства Германии или Индии могут существенно отличаться и не только в цене.

Свечи зажигания существенно различаются своей теплонапряжен-ностью, т.е. способностью работать при разной степени нагрева. Например, свечи с большой теплоотдачей называются " холодными", а с меньшей теплоотдачей — " горячими".

Тепловой режим в камере сгорания двигателя зависит в первую очередь от степени сжатия. Для двигателей с малой степенью сжатия применяются свечи более " горячие", иначе они не будут самоочищать-

ся. Двигатели с высокой степенью сжатия имеют более напряженный тепловой режим. Существует опасность в перегреве свечей, поэтому применяются свечи более " холодные".

Теплоотдача свечи определяется целым рядом параметров: длиной резьбы и теплового конуса, зазором между тепловым конусом и корпусом, длиной верхней части изолятора и ребра (канавки) на нем, теплопроводностью материалов (изолятора, электродов, корпуса и т.д.).

Теплоотдача свечи характеризуется калильным числом (входит в обозначение свечи). Калильное число условно означает время в секун­дах, по истечении которого на свече, установленной на специальном двигателе (работающем в определенном режиме), возникает калильное зажигание, т.е. воспламенение рабочей смеси не от искры, а от раска­ленных изолятора, электродов, корпуса.

Выпускаются свечи с калильными числами: 8, 10, 11, 13, 14, 17, 20, 23, 26. Например, на автомобиле ГАЗ-21 " Волга" применялись свечи А8НГ с калильным числом 8. Наиболее " холодные" свечи типа А23 и А26ДВ были необходимы для двигателей МеМЗ-968 и опытных ротор­ных моторов ВАЗ-311.

Ранее и у нас считалось, что даже для одного и того же двигателя в зависимости от времени года, режима работы, качества бензина и масла, степени износа должны применяться свечи зажигания с разной тепловой характеристикой (диапазон нормальной работы свечи состав­лял всего 100°С, т.е. 500—600°). Современные свечи сохраняют работо­способность, если даже при пожаре оплавится и сгорит головка блока цилиндров.

Свечи с длиной резьбовой части 19 мм (выпускаемые в России примерно шестью заводами) представлены в табл. 2. Расшифровка обозначения свечей следующая: А — резьба М14х1, 25-6е; цифра после буквы — калильное число; буквы после цифры Д — длина резьбы 19 мм (" длинная резьба"); В — выступающий за торец 2 (см. рис. 1) тепловой конус 5; через черточку сообщается порядковый номер раз­работки. Кроме этого, в таблице указаны аналогичные свечи иностран­ного производства. Известно, что применение свечей Bosch типа W7DC и тем более W7DTC вместо " вазовских" А17ДВ снимало многие проблемы в эксплуатации автомобилей.

Для контактной (классической) системы зажигания зазор между электродами свечи обычно рекомендуется 0, 5—0, 6 мм для ВАЗ и 0, 8—0, 9 для АЗЛК, а для систем с высокой энергией — 0, 7—0, 8 мм.

Таблица 2. Маркировка и применение отечественных и зарубежных свечей зажигания с резьбой М14х1, 25-6е длиной 19мм

При уменьшенном зазоре получается слабая искра, не обеспечиваю­щая воспламенение смеси. При увеличенном — между электродами свечи напряжение тока становится недостаточным для проскакивания искры.

Зимой, а также во влажную погоду для снижения пробивного напряжения лучше использовать минимальные зазоры (0, 5 или 0, 7 мм). Рекомендуется даже еще уменьшить зазоры на 0, 1...0, 2 мм. Объ­ясняется это тем, что длительное прокручивание двигателя стартером при низкой температуре окружающего воздуха настолько может разря­дить даже новый аккумулятор, что его напряжения не хватит для обра­зования искры в нормальном зазоре между электродами свечей.

В дождливую погоду ток высокого напряжения может стечь в " лю-

бом месте" системы зажигания. Такие условия эксплуатации автомо­биля, как частые пуски двигателя, длительная работа на холостом ходу всегда отрицательно влияют на свечу. Особенно она " зарастает" нагаром зимой при поездках в городе.

Состояние штатной исправной свечи говорит об условиях сгорания рабочей смеси. Оптимальные условия могут быть нарушены:

неправильной регулировкой зазора в контактах прерывателя, не­точным моментом зажигания, неисправностью автоматов опережения;

выходом из строя конденсатора, катушки зажигания, проводов, крышки и ротора прерывателя-распределителя;

нарушением зазоров между электродами свечей;

неисправностями системы питания, переобеднением или переобога­щением смеси;

неисправностями в связи с износом двигателя и длительностью эксплуатации систем зажигания и питания (засорение, загрязнение, обгорание контактов и т.д.).

Сухая черная копоть на свече говорит о слишком богатой смеси (много бензина), о неисправных контактах прерывателя, о пробое изо­ляции высоковольтных проводов, о длительной работе двигателя с не­большой нагрузкой, при которой свечи прогревались недостаточно.

Черный маслянистый нагар указывает на забрасывание свечей мас­лом, проникающим через маслосъемные колпачки впускных клапанов в камеру сгорания или через изношенные поршневые кольца.

Белесый или светло-серый цвет теплового конуса изолятора и значи­тельное обгорание электродов свидетельствует о перегреве свечей вслед­ствие неправильной установки момента зажигания, низком октановом числе топлива, бедном составе рабочей смеси, продолжительной работе двигателя с большой частотой вращения коленчатого вала.

Существенно уменьшить отказы помогает соблюдение известных простых правил: тщательное квалифицированное обслуживание через каждые 10 или 15 тыс.км;

при возникновении неисправности " разбираться до конца", при этом направление " разбирательства" должно быть от простого к сложно­му, внимательным и специальным, чтобы " не навредить";

не торопитесь, тщательно анализируйте любые советы, все подвер­гайте сомнению, не давайте другим лицам разбирать все подряд, если вы не уверены в их компетентности;

чаще двигатель не пускается или останавливается на ходу летом (особенно при повышенной влажности) из-за неисправности системы зажигания;

зимой, напротив, остановка двигателя обычно связана с неисправ­ностью системы питания.

В первом случае (летом) часто бывает достаточным " просушить" свечи, крышку прерывателя-распределителя (изнутри) и гнездо высоко­вольтного провода катушки зажигания. " Высыхание" происходит само­произвольно, достаточно подождать 10—15 мин.

Во втором случае (зимой) необходимо удалить ледяную пробку, мешаю­щую прохождению бензина. Простейший способ удаления воды из бензина — заправка через воронку с сеткой из канистр, которые стояли на морозе.

Рис. 4. Нерациональное (слева) и рациональное положение свечи зажигания (справа)

Процесс сгорания рабочей смеси в цилиндре можно улучшить, практически " ничего не делая". При ремонте двигателя, когда снята головка, но не вывернуты свечи, было замечено следующее. Если боковой электрод находится в положении, как показано на рис. 4 слева, то нагар темного цвета покрывает все стенки камеры сгорания. В случае же, как показано на рис. 4 справа — нагар только на краю днища поршня.

Второе положение электродов свечи (рис. 4, справа) более благо­приятно сказывается на устойчивой работе двигателя на холостом ходу, мощности, экономичности. Установить боковой электрод в раци­ональное положение можно, пометив краской положение бокового электрода на верхней части корпуса свечи, а далее соответственно на свечном ключе. Выбор положения свечи при затяжке определяется допустимым моментом 30, 67—39 Н-м (3, 13—3, 99 кгс-м) (для двигате­лей ВАЗ).

Интересным оказался эксперимент со свечами Bosch W7DTC SUPER. Двигатель автомобиля Audi-ЮО работал более или менее равномерно при частоте вращения коленчатого вала 1100 мин¹. Свечи были с одним боковым электродом, положение электрода в камере сгорания — произвольное. При установке свечей с тремя боковыми электродами (рис. 5) двигатель стал сохранять равно­мерное вращение даже при 500 мин¹. Конечно, в этом случае сказалось не только положение " поджигателя" смеси, но и его величина. При наблюдении в темноте за искрообразованием у свечи с тремя боковыми эле­ктродами складывается впечат­ление, что образуется искровое (светящееся) кольцо.

И последнее: покупая прово­да высокого напряжения с рас­пределенным по длине сопротив­лением, имейте в виду, что про­вода красного цвета (ПВВП-8) име-

Рис.5 Свеча W7DTC

ют сопротивление 2000±200 Ом/м, а провода синего цвета (ПВППВ-40) — 2550±270 Ом/м.

В свечах зажигания типа А17ДВР, FE65PR, FE65CPR сопротивление 4000—10000 Ом. В роторе устанавливают резистор на 1000 Ом.

Все перечисленные сопротивления предназначены для подавления радиопомех. Повышенные сопротивления в рассмотренных элементах особенно отрицательно могут сказаться на запуске и работе двигателя зимой.

В табл. 5 представлено применение свечей фирмы Bosch на ряде автомобилей различных марок, причем все свечи разбиты на две группы. Первая группа — свечи для всех условий эксплуатации. " Соответствие" свечи двигателю (автомобилю) около 80%. Вторая группа свечей обеспечивает максимальное " соответствие" (98%) усло­виям эксплуатации, но для " каждого условия" нужна " своя свеча". Соответствие свечи двигателю и условиям эксплуатации — это легкий пуск, хорошая приемистость.

В табл. 3 и 4 соответственно для автомобилей ВАЗ и АЗЛК пред­ставлены последние рекомендации фирмы Bosch. В примечаниях к таблицам приводятся обозначения моделей автомобилей, принятые в Германии.

Таблица 3. Свечи BOSCH SUPER, BOSCH PLATIN для автомобилей Lada, эксплуатируемых в Европе

Таблица 4. Свечи BOSCH SUPER, BOSCH PLATIN для автомобилей ИЖ и АЗЛК

Какие можно сделать выводы, рассматривая все приведенные табли­цы? Для всех наших наиболее массовых автомобилей рекомендуются свечи: W7DC, W7DP, WR7DC, WR7DP и WR7DS (С-Си, медь; P-Pt, платина; S-Siber, серебро; R-свеча с помехоподавительным резистором).

Свечи W7DTC (три боковых электрода) рекомендуются для двига­телей 21081 (1, 1 л), 2108 (1, 3 л), 21083 (1, 5 л) с бесконтактной системой зажигания высокой энергии, имеющей датчик-распредели­тель. Для двигателей с МСУД, где процессор зажигания (момент и энергия искрообразования) осуществляется по более оптимальным характеристикам, рекомендуются свечи W7DC и WR7DC (W7DP и WR7DP).

Применять свечи с помехоподавательным сопротивлением (буква R в обозначении) при обычной (контактной) системе зажигания не следу­ет. Если еще вдобавок используются и синие высоковольтные провода (вместо красных), то " подавить" можно не только помехи, но и саму искру между электродами свечи.

Свечи W7DTC можно применять при КТСЗ (TSZk, HKZk), KC3 с электронным блоком, а также при БТОЗ (TSZi, TSZh, HKZi, HKZh). При МСУД использование свечей W7DTC большого эффекта не даст.

Свечи с платиновым напылением электродов (W7DP, WR7DP) и тем более с серебряным (WR7DS) более дорогие и долговечные. Свечи с серебряным напылением чаще применяют для двигателей с наддувом и довольно большой мощности.

Фирмой Bosch рекомендуется момент затяжки свечей — 20 Н • м (1, 96 кгс-м), но после затяжки следует " доворот" свечи. Если уплотни-тельное кольцо плоское, доворот — 90°; если уплотнительное кольцо имеет коническую посадочную поверхность, то доворот всего 15°.

В табл. 5 приведены сведения по взаимозаменяемости свечей А17ДВ, А17 ДВ-10 на соответствующие им свечи зарубежного произ­водства.

Таблица 5. Свечи зарубежных фирм, которые можно применять вместо свечей А17ДВ и А17ДВ-10

Список использованной литератур

1. Энциклопедия эксплуатации Автомобиля ВАЗ

Издательство За рулем. А.М. Ладыгин.

2. Системы зажигания легковых автомобилей

Издательство За рулем А.Б.Константинов.