ООО Авиагамма


Быстрый переход:

Авиационные двигатели:

   ROTAX 447 UL
   ROTAX 503 UL
   ROTAX 582 UL
   ROTAX 912 UL /A /F
   ROTAX 912 ULS /S
   ROTAX 915 iS /iSc
   ROTAX 912 iS /iSc Sport
   ROTAX 914 UL /F

Техническая информация:

   Документация ROTAX
и ООО Авиагамма

   Трёхмерные модели
двигателей и агрегатов

   Габаритно-установочные чертежи
двигателей и агрегатов

   Обмен опытом
   Наша фотогалерея.
Аппараты с авиационными двигателями ROTAX

Знакомьтесь, ROTAX!

Карты и двигатели для картинга ROTAX

Сервис


   Вы находитесь здесь: www.aviagamma.ru > Техническая информация >
   Обмен опытом > Свеча зажигания: конструкция, особенности, диагностика двигателя.

Перейти к версии для печати...   
Свеча зажигания:
конструкция, особенности, диагностика двигателя

Основные понятия

  • Калильное зажигание — неуправляемый процесс воспламенения рабочей смеси от раскаленных элементов свечи и деталей камеры сгорания.
  • Калильное число — отвлеченная величина, пропорциональная среднему давлению, при котором в процессе испытаний свечи на моторной тарировочной установке начинает появляться калильное зажигание.
  • Рабочая температура — температура наиболее раскаленных элементов (электродов и теплового конуса изолятора) свечи в процессе работы двигателя.
  • Тепловая характеристика — зависимость рабочей температуры свечи от эффективной мощности, развиваемой двигателем. Определяется конструктивными параметрами свечи, качеством ее охлаждения и параметрами рабочего процесса двигателя.
  • Верхний температурный предел тепловой характеристики – рабочая температура свечи, при которой возникает калильное зажигание. Составляет около 900° С.
  • Нижний температурный предел тепловой характеристики — минимальная температура, при которой свеча начнет самоочищаться от нагара. Находится в пределах 350-400° С.
  • Термоэластичность — понятие, характеризующее способность свечи достигать нижнего температурного предела тепловой характеристики при наименьшей эффективной мощности, развиваемой двигателем.
  • «Горячие» свечи — относительное понятие, связанное с рабочей температурой. Предназначены для применения на малофорсированных двигателях, где необходимо достижение температуры самоочищения от нагара при относительно небольших тепловых нагрузках. Свечи «горячее» положенных для данного двигателя будут вызывать калильное зажигание. Имеют меньшее, чем «холодные», калильное число.
  • «Холодные» свечи — предназначены для использования на высокофорсированных двигателях для нагрева меньше температуры калильного зажигания при максимальной мощности двигателя. Свечи «холодные» для данного двигателя не будут достигать температуры самоочищения от нагара и перестанут работать через короткий промежуток времени.

Суть процессов в системе зажигания

Воспламеняет смесь в двигателе искра, которая возникает между электродами свечи. При оптимальном зазоре между ними (0,6-0,8 мм) и нормальном составе топливо-воздушной смеси в цилиндре искровой разряд начинается, когда разность потенциалов между электродами достигает около десяти киловольт. Искра пробивает пространство между электродами, среда между ними ионизируется, нагревается некоторое небольшое по объему количество смеси до температуры воспламенения, а затем смесь воспламеняется. Далее пламя распространяется по всему объему камеры сгорания. Электрическое сопротивление среды и напряжение между электродами в последний момент резко падает до 1-2 кВ. Через некоторое время (0,7-1,5 миллисекунды) по окончании процесса сгорания смеси становится все меньше ионизированных частиц вблизи электродов, поэтому сопротивление среды возрастает и напряжение между электродами растет до 3-5 кВ. Этого для пробоя недостаточно, и высокое напряжение, колеблясь в соответствии с затухающими переходными процессами в катушке зажигания, опускается к нулю — до следующего импульса.

Когда зазор между электродами свечи меньше, то и пробой происходит при меньшем напряжении. Это не самый лучший вариант. Энергия искры меньше, хуже условия для поджига смеси, а в конечном итоге снижаются мощностные и экономические характеристики двигателя. Если же в свече зазор больше нормы, то пробой происходит, наоборот, при более высоком напряжении. В энергетическом отношении это вроде бы неплохо, но при этом растет вероятность пробоя диэлектрических деталей и утечек тока. Это может в самый неподходящий момент привести к перебоям в работе двигателя, невозможности его запустить, особенно во влажную погоду и т.п.

На высоковольтное напряжение влияет состояние двигателя. Если при нормальном зазоре в свечах напряжение ниже нормы (всего 4-6 кВ), то, возможно, переобогащена смесь, поступающая в цилиндры. Ведь чем она богаче, тем лучше проводит ток, — и, следовательно, при меньшем напряжении будет происходить пробой между электродами. Значит, надо заняться карбюратором. Если же, наоборот, высокое напряжение выше нормы (например, 13-15 кВ) — смесь слишком бедная. Двигатель может останавливаться на холостых оборотах, не развивать полной мощности и т.д. Другой причиной, кроме смеси, может быть обрыв или отсутствие полного контакта в проводах высокого напряжения.

Если высокое напряжение больше нормы в одном из цилиндров, то в число возможных причин можно включить и подсос воздуха в этот цилиндр.

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 («пробивное» напряжение — до 25 кВ).

Условия работы свечей

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.

В процессе работы свеча сама должна освобождаться от продуктов сгорания. Они дожигаются на ее раскаленных поверхностях и смываются вихрем горящих газов, попадая дальше в моторное масло и в конечном итоге — в масляный фильтр или в виде отложений на дно маслобака или картера. Вместе с тем свеча зажигания не должна нагреваться слишком сильно.

При всем этом температура нижней части изолятора у современных свечей должна быть в пределах 400-900°С. При температуре ниже 400°С даже при нормальных 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, вызывающее рост температуры деталей. Двигатель продолжает «работать» и при выключенном зажигании. Из-за перегрева начинают выгорать (оплавляться) электроды, изолятор, появляется эрозия торца корпуса.

Устройство свечи зажигания с плоской опорной поверхностью

Рис. 1. Устройство свечи зажигания с плоской опорной поверхностью

Конструктивные особенности свечей и особенности их установки

Главным противником свечей зажигания на современных двигателях являются…соседи по камере. Конструктивно свеча может быть установлена только в ее верхней части там, где уже расположились клапаны. Переход от двух к четырем клапанам на цилиндр оставляет совсем мало свободного пространства. Свече приходится «худеть» в диаметре, экономя на бесценной площади внутри камеры сгорания. Так, вместе со свечами с резьбой М18, распространенными являются М14 и уже встречаются М12 и даже М10. Для такой тонкой свечи гораздо сложнее решить проблемы термической выносливости и теплоотвода и здесь на первый план выходят вопросы качества материала, стабильности производства и соблюдения технологии.

К габаритно-присоединительным размерам свечей зажигания, которые строго определенны для каждого двигателя, относятся: диаметр и шаг резьбы, длина резьбовой и ввертываемой части, размер шестигранника «под ключ». Плоская опорная поверхность предназначена для герметизации свечного отверстия специальным уплотнительным кольцом, коническая поверхность сама превосходно герметизирует соединение с головкой блока.

Свечу с диаметром и шагом резьбы, не соответствующими данному двигателю, просто невозможно установить. Если же свеча имеет несоответствующую длину ввертываемой части, то возможно два варианта:

  • «короткая» свеча не позволяет электродам занять оптимальное положение в камере сгорания, в результате чего двигатель будет работать неустойчиво. Свободная часть резьбы свечного отверстия забьется нагаром, что затруднит установку свечи штатной длины;
  • «длинная» свеча может послужить препятствием для движения поршня или клапанов, что приведет к серьезным повреждениям. Если этого не произойдет, выступающая в камеру сгорания резьбовая часть забьется нагаром, что может повредить резьбу при выворачивании свечи.

Увеличение длины резьбовой части вместе с применением конической опорной поверхности позволяет подвести рубашку охлаждения ближе к свече. Резьба свечи должна быть чистой. Попадание твердых частиц (песок) на резьбу приводит к смещению ее в резьбовом отверстии головки, в результате чего отвод тепла от свечи ухудшается.

Часто свечи зажигания имеют вмонтированный керамический резистор 5 кОм. Резистор является составной частью центрального электрода. Как и многие другие технические решения, оно пришло из авиации тех времен, когда из двигателей внутреннего сгорания там выжимали последние резервы повышения эффективности. Резистор необходимо применять, если на борту есть электронные системы. Он не оказывает влияния на работу двигателя и не нужно бояться применения таких свечей.

В процессе работы свечи происходит выгорание электродов. Наиболее подвержен этому боковой электрод. Ввод в конструкцию нескольких боковых электродов увеличивает ресурс свечи, одновременно ухудшая обдув теплового конуса изолятора.

Длина теплового конуса изолятора является основным средством изменения калильного числа. Увеличение длины теплового конуса ведет к уменьшению калильного числа. Одновременно с этим увеличивается способность свечи к самоочищению от нагара ( из-за улучшения обдува теплового конуса изолятора) и улучшается изоляция центрального электрода от массы, что уменьшает утечку электричества.

Биметаллический электрод (центральная часть из меди заключена в жаростойкую оболочку) позволяет увеличить длину теплового конуса на 30% при сохранении калильного числа.

Именно комбинация конструктивных особенностей изолятора и центрального электрода свечей зажигания определили их деление на горячие и холодные. Первые имеют большую поверхность изолятора, выдающуюся в камеру и «доступную» для обогрева горящими газами и маленькую зону перехода от изолятора к оболочке. Вторые имеют гораздо большую зону для отвода тепла и, поэтому, их рабочие поверхности нагреваются значительно меньше. Способность накапливать тепло характеризуется калильным числом свечи. Практически каждая фирма-изготовитель применяет здесь свою систему кодировки и, поэтому, единственный способ правильно подобрать свечу — использовать фирменный каталог или таблицы взаимозаменяемости.

Керамический изолятор определяет способность свечи накапливать тепло, а металлический сердечник — отводить. Без эффективного решения второй составляющей этого равенства правильный баланс невозможен и поэтому практически все современные свечи имеют так называемую биметаллическую конструкцию. Центральный электрод делается композитным, состоящим из стойкой к эрозии оболочки (обычно из хромо-никелевой стали) и медного сердечника, многократно повышающего способность отводить тепло. Гораздо реже биметаллическими делают и боковые электроды, еще реже вместо меди применяют другие материалы, например, серебро.

Биметаллический центральный электрод придает свече важнейшее свойство., называемое термоэластичностью. Ее конструкция обладает одновременно и «горячими» и «холодными» свойствами. В момент пуска двигателя нагревается нижняя часть электрода, сделанная из хромо-никелевого сплава с меньшей теплопроводностью. Это позволяет поддерживать повышенную температуру и, как следствие, обеспечить быстрый и надежный пуск. Затем, по мере прогревания всей массы свечи, в дело вступает медная сердцевина, интенсивно отводящая тепло, свеча становится «холодной». При снижении оборотов, например на холостом ходу, больше работает хромо-никелевый участок и свеча вновь приобретает «горячие» свойства.

В поисках путей увеличения времени работы свечи, свечи снабжают платиновыми вставками в виде дисков на боковом или на обоих электродах. Платина намного устойчивей к коррозии и электрохимическому разрушению, чем традиционные хромо-никелевые сплавы. Конструкции с электродами, целиком выполненными из платинового сплава делаются реже.

Свечи иногда могут быть укомплектованы тремя-четырьмя боковыми электродами. Пользователи часто полагают, что четыре электрода улучшают «поджигаемость» смеси, образуя четыре плазменных мостика. На самом деле происходит обратное.

«Поджигаемость», а также эффективность сгорания даже немного ухудшаются, зато значительно продлевается время жизни свечи. В случае с четырьмя боковыми электродами искра образуется между центральным и тем боковым, который находится ближе. Его поверхность понемногу изнашивается и в дело вступает следующий — тот, расстояние до которого минимально. Так по очереди и работает несколько боковых электродов, продлевая срок службы свечи.

Сгорание рабочей смеси свечей с несколькими боковыми электродами ухудшается потому, что ее доступ в самую критическую часть камеры — к искре, затруднен. К тому же, чем больше электродов, тем интенсивнее отводится тепло от свечи. Для таких конструкций больше вероятность образования нагара и хуже показатели двигателя по СО и NO. Поэтому конструкторы активно исследуют и другой путь — свечи с одним боковым электродом минимальных размеров или …совсем без бокового электрода.

Последнюю конструкцию в реальной жизни можно встретить только в спортивной технике. Здесь роль бокового электрода выполняет вся боковая кромка и искра действительно образуется в виде пучков из трех-четырех мостиков. Делать свечи без боковых электродов в данном случае приходится вследствие применения сверхмощного заряда. Такой заряд, во-первых, слишком быстро съедает электроды из любого материала, а во-вторых, имеет возможность «перепрыгнуть» с бокового кольца в центр.

Нужно отметить, что постоянно ведется также усовершенствование геометрии бокового и центрального электродов свечей обычной конструкции. Например, на поверхности центрального электрода можно сделать 12 продольных ребер с острыми кромками. С таких кромок искра сходит гораздо легче, чем с традиционной гладкой цилиндрической поверхности.

Распределение тепла

Инженеры оценили, какая часть электрической энергии высоковольтного импульса выделяется в искре свечи, и получили, что электрический КПД искры в обычных свечах максимум 5%.

Ток разряда в искре превращается в тепло, которое и осуществляет поджог топливо-воздушной смеси. Можно представить искру как некую нить накаливания, натянутую между двумя электродами свечи в течение 1 мс и более. Поэтому главными «потребителями» тепла искры являются электроды, особенно при заводке двигателя, когда оба электрода по существу являются аккумуляторами холода. Далее влияние центрального электрода снижается. Расчет этих потерь далеко не прост, и показывает, что потери тепла в электроды значительны.

Но электроды не единственные паразиты драгоценного тепла искры. Сам вихрь, бушующий в камере сгорания, постоянно уносит тепло. Скорость вихря максимальна именно у стенок камеры сгорания, где находится искровой зазор свечи. Вовсе беда, если в искру попадает капелька неиспарившегося бензина или влаги. Этим объясняются проблемы с заводкой холодного двигателя и нестабильность его работы. На высоких оборотах появляются пропуски зажигания. Тепловой КПД искры оценивается примерно в 15%.

В процессе работы двигателя тепло распределяется следующим образом:

Тепловой баланс свечи зажигания

Рис. 2. Тепловой баланс свечи зажигания

Почему применяют по две свечи на цилиндр?

Рассмотрим, как развивается процесс горения в камере сгорания реальных двигателей. Поскольку свеча является пассивным точечным источником тепла, расположенным у стенки камеры сгорания, то траектория фронта пламени при сгорании топливо-воздушной смеси определяется вихревыми потоками. Траектория является трехмерной, достаточно сложной и может быть разделена на две части. Первая часть — пламя от искры распространяется в виде постоянно расширяющейся трехмерной спирали вдоль стенки в один угол камеры и оттуда в центр. Центром камеры сгорания является центр днища поршня в положении ВМТ. Вторая часть — фронт пламени из центра начинает распространяться практически равномерно во все стороны. Поэтому сгорание завершается только в одном углу и является асимметричным.

Сгорание происходит в замкнутом, практически неизменном по объему пространстве и приводит к повышению давления, а это дает прогрессивный рост скорости распространения пламени. Оптимально настроенным двигателем считается такой, в котором сгорание завершается на грани детонации.

В момент завершения сгорания топливо-воздушной смеси в замкнутой камере с высокой скоростью, давление сгоревших газов (в зоне завершения горения) наибольшее и уменьшается по мере удаления от нее. Чем выше скорость завершения сгорания, тем больше указанная разница в давлениях.

Посмотрим на поршень, находящийся в области ВМТ. Это балансирующая система с точкой опоры практически в центре поршня. Балансирующие системы обладают очень важным свойством: малая асимметрия может привести к большим последствиям. Когда после ВМТ завершается сгорание топливо-воздушной смеси, поршень наряду с равномерным давлением на все дно получает удар по одному краю. Ему ничего не остается, как повернуться вокруг точки опоры и кратковременно заклинить самого себя в цилиндре. С ростом нагрузки и падением оборотов двигателя клинящий эффект нарастает, что приводит к ускоренному падению крутящего момента. Двигатель как бы «козлит». Это поршни по очереди проскакивают заклиненное состояние. У холодного двигателя клинящий эффект максимальный, так как возрастает угол поворота поршня из-за большого теплового зазора.

Метод борьбы с этим явлением нашли в авиации. Стали применять две симметричные свечи на цилиндр. Это повысило мощность двигателя примерно на 5%, уменьшило вероятность возникновения детонации (так как уменьшилось количество зон, удаленных от очага пламени) и увеличило надежность системы зажигания.

Неправильная работа свечей

Основными причинами, приводящими к выходу свечи из строя, являются:

  • нагарообразование на поверхности теплового конуса изолятора свечи;
  • образование между электродами электропроводного мостика, состоящего из не полностью сгоревших частиц топлива, масла, пыли, оседающих в искровом промежутке в форме еле различимого на глаз волоска, закорачивающего электроды;
  • увеличение зазора выше допустимого вследствие электроэрозионного износа поверхности электродов;
  • механические повреждения изолятора, электродов, корпуса свечи;
  • нарушение герметичности соединений свечи.

Современная свеча рассчитана на определенное число искр. По прошествии этого срока может сказаться усталость материала. Именно поэтому производители предписывают замену свечей через конкретное количество часов. В условиях же суровой российской действительности зачастую свечи эксплуатируются значительно дольше. Это приводит к тому, что электроды подгорают, зазор между ними увеличивается, и, соответственно теряется мощность. Это лечится регулировкой зазора — подгибается боковой электрод. Однако полувыгоревший электрод сильнее раскаляется, т.к. отвод тепла у него ухудшен. Рабочие свойства такой свечи весьма относительны и при повышенной нагрузке мотора она может перегреться и вызвать калильное зажигание, что небезопасно для двигателя.

Для увеличения октанового числа бензина в него добавляют антидетонаторы, например, железосодержащие присадки на основе химического соединения, называемого ферроценом. Эффективность присадок весьма высока, они недороги, легко растворяются в бензине. И все бы хорошо, но передозировка «железа» вызывает красный налет на изоляторах электродов.

Попытаемся проследить утечки искры. Чем выше температура в цилиндрах, тем быстрее «ржавая» окись восстанавливается в чистое железо, то есть в отличный проводник. Уже при небольших избыточных давлениях (4-6 кгс/см2) искровой разряд, минуя электроды, скользит к корпусу свечи по черной полоске на изоляторе. Однако через 5-10 минут «отдыха» при выключенном двигателе дорожка-проводник окисляясь, исчезает и работоспособность свечи восстанавливается, словно «плавающий» дефект.

Так как самостоятельно определить , сколько присадок вбухали в бензин, вы не в силах, остается выбирать «правильные» заправки и возить запасные свечи.

Крайне опасно для двигателя «калильное зажигание» — неуправляемое самовоспламенение топливо-воздушной смеси, начавшееся до момента искрообразования в результате контакта с «тлеющим» нагаром или очень горячими деталями двигателя. Различают калильное зажигание от тлеющего нагара (КЗН) и от перегретых поверхностей деталей в камере сгорания (КЗП). Первое характерно для ситуации, когда двигатель, долго работавший с малыми нагрузками ( при этом происходит дополнительное отложение нагара на деталях), внезапно получил полную нагрузку. Частицы раскаленного нагара, отслаиваясь от стенок, окисляются, «тлеют», превращаясь в очаги воспламенения смеси. Это явление выдает себя характерным рокочущим звуком — «грохотом».

Источником КЗП служат перегретые (примерно до 1000°С) тепловые конусы изоляторов или центральные электроды свечей и (или) сильно нагретые тарелки выпускных клапанов и поршни.

КЗН быстро прекращается по мере выгорания отложений нагара. КЗП, напротив, склонно к самоусилению — и возникает все раньше и раньше на такте сжатия — ведь в каждом последующем цикле все больше тепла получают и без того перегретые детали, т.к. увеличивается время пребывания горячих газов в цилиндре. В этом случае температура деталей в камере сгорания, включая поршень, достигает критических значений — детали оплавляются и разрушаются. Залитые алюминием свечи уже не работают.

КЗП — опаснейшее явление, так как детали двигателя быстро разрушаются, причем, в отличие от детонации, без явных акустических проявлений. Вместе с тем, КЗП, вызывая рост температуры «заряда» при такте сжатия, провоцирует и детонацию. Существует и обратная связь, из-за чего иногда трудно установить первопричину разрушения двигателя. Также неверно подобранная свеча — главная виновница калильного зажигания.

Снятие и установка свечей

Демонтаж и установка свечей производятся на холодном двигателе при выключенном зажигании.

  1. Снимите со свечи высоковольтный провод. Взявшись рукой за наконечник, вытягивайте его, в то же время покручивая из стороны в сторону. Ни в коем случае не тяните за провод! Это может привести к его повреждению.
  2. При выворачивании свечи грязь, скопившаяся в свечной нише, может попасть в резьбовое соединение или в камеру сгорания. Перед выкручиванием удалите ее струей сжатого воздуха. Можно воспользоваться велосипедным насосом или кистью.
  3. Для работы со свечами используйте только специальный свечной ключ. Накидная головка ключа, как правило, имеет увеличенную длину, углубление или сквозное отверстие под головку свечи и резиновую втулку для исключения повреждения изолятора.
  4. Если отворачивание свечи происходит с большим усилием, и есть опасность «закусывания» резьбы, нужно смочить резьбу керосином или другой смазывающей жидкостью.

Сняв свечи, разложите их в соответствии с номерами цилиндров и промаркируйте. В дальнейшем это поможет вам определить, как протекает рабочий процесс в каждом из цилиндров, и выявить некоторые проблемы.

Перед установкой свечей осмотрите их на предмет наличия каких-либо дефектов и обязательно (даже на новых свечах) проверьте величину зазора между электродами. Производители свечей рекомендуют пользоваться специальными проволочными щупами. Если их нет под рукой, измерьте зазор при помощи плоского щупа, который должен плотно, с легким усилием входить между центральным и боковым электродами.

При необходимости регулируют зазор, подгибая боковой электрод. Для этого можно использовать небольшую отвертку. Если зазор меньше необходимого, боковой электрод вначале отгибают, действуя, отверткой как рычагом. Допускается упирать отвертку в корпус свечи, но ни в коем случае не в центральный электрод или изолятор. Затем зазор понемногу уменьшают, подбивая боковой электрод и периодически контролируя процесс щупом. Следует также проверить центровку бокового электрода относительно центрального и при ее нарушении подогнуть боковой электрод пассатижами.

Чтобы облегчить вворачивание свечи и предотвратить ее пригорание, можно нанести на резьбу слой графитовой смазки, а специальная силиконовая смазка улучшит еще и отвод тепла от свечи. Современные свечи с никелированным корпусом в применении смазки не нуждаются, хотя это тот самый случай, когда кашу маслом не испортишь.

Установка свечи ответственная операция. Вставьте свечу в отверстие и поймайте «заход» резьбы. Не торопитесь, чтобы не повредить резьбу. Если свечи расположены так, что наживить их рукой не удается, можно воспользоваться куском резинового шланга подходящего диаметра, натянув его на изолятор свечи и пользуясь им как удлинителем. Заверните свечу до упора «от руки».

Если при вворачивании свечи «от руки» она идет очень туго, необходимо поправить резьбу в свечном отверстии. Для этого используют специальные комплекты метчиков, которые можно приобрести в магазинах. Существует и «старый дедовский способ»: можно взять старую свечу с неизношенной резьбой и проделать ножовкой или абразивом четыре продольных паза на ее резьбовой части перпендикулярно ниткам резьбы. В результате получится своеобразный метчик, пригодный для исправления резьбы в свечном отверстии.

При затягивании свечей используют динамометрический ключ. Если вы находитесь в «чистом поле» и динамометрического ключа нет, пользуйтесь правилом: после заворачивания «от руки» новые свечи с плоским уплотнением дотягивают на 90 градусов (бывшие в употреблении — на 30 градусов), с коническим уплотнением — на 15 градусов.

После установки свечей проведите визуальный осмотр высоковольтных проводов и наденьте их в прежнем порядке.

Моменты затяжки свечей (Нм)

Рекомендуемые моменты затяжки свечей различаются в зависимости от типа уплотнения (коническое или плоское), материала головки блока цилиндров и диаметра резьбы. Данные приведены для «сухих» резьбовых соединений.

Размер резьбы Материал головки блока
  Чугун Алюминиевый блок
Свечи с плоским уплотнением
М14×1,25 20-40 20-30
М18×1,5 30-45 20-35
Свечи с коническим уплотнением
М14×1,25 15-25 10-20
М18×1,5 20-30 15-25

Что делать с сорванной резьбой свечей?

НЕ пытаться заводить и тем более ехать или лететь по соображениям противопожарной безопасности, т.к. если двигатель карбюраторный, то топливо будет продолжать поступать в цилиндр и, как следствие, на такте сжатия «выдуваться» наружу. И что делать при этом со свечным проводом этого цилиндра?

Варианты:

  1. (условный). Если есть остатки резьбы, обернуть свечу фольгой.
  2. (вероятный). Заменить головку.
  3. (экономичный). Нарезать в свечном отверстии резьбу под футерку соответствующих размеров, которую вкрутить с клеем в головку, и в которую затем вкрутить свечу.
  4. (простой). Иногда помогает «прогонка» резьбы метчиком и использование новой свечи.

Некоторые особенности обслуживания свечей зажигания

Свеча зажигания является расходуемой частью. Она имеет определенный срок службы даже при правильном ее выборе. Следовательно, периодически проверяют и заменяют ее.

Осмотр свечи нужно проводить после продолжительной работы двигателя. Ошибкой некоторых эксплуатантов является то, что после холодного старта двигателя при минусовой температуре и неустойчивой его работе первым делом выкручивают свечи и увидев черный нагар, делают поспешные выводы. А ведь этот нагар мог образоваться во время работы двигателя в режиме холодного старта, когда смесь принудительно обогащается, а неустойчивая работа могла быть следствием скажем плохого состояния высоковольтных проводов. Поэтому, если вас что-то не устраивает в работе двигателя, и вы решили сделать диагностику его работы с помощью свечей нужно поработать на изначально чистых свечах достаточно значительное время и только после этого делать какие-то выводы.

Существует одно твердое заблуждение, если на электродах есть искра, по резьбе изделие подходит, то можно двигаться вперед и с песнями. Для решения заменить свечу должны быть веские причины. Все проблемы с двигателем нельзя решить лихорадочной заменой одной свечи на другую. Этому занятию можно посвятить весь остаток своей жизни, так и не увидев плодов своего труда. Нужно запомнить следующие правила, при которых исправная свеча может воспламенить рабочую смесь:

  1. Нормальная компрессия в цилиндре, измеренная не пальцем, а компрессометром.
  2. Исправная система питания.
  3. Исправная система зажигания.

В том случае, если по вышеперечисленным пунктам нет вопросов, можно приступить к полной ревизии свечи. К сожалению, такое изделие как свеча не является вечным как мир и не может передаваться от отца к сыну и т.д. Она не устанавливается из самосвала в мотоцикл и далее в газонокосилку.

Из мглы веков существует поверье, которое передается из поколения в поколение. Суть этого суеверия и пережитков прошлого состоит в том, что электроды свечи якобы следует очищать на открытом пламени: плиты, костра, паяльной лампы или заворачивая свечу в тряпку с бензином и потом поджигая и т.д. Надо сказать прямо, как правило, шаманские пляски и заклинания вокруг костров имеют плачевный исход. Во-первых, свеча выходит из строя, и Вы со спокойной совестью завещаете ее потомкам, которые, может быть, ее реанимируют передовыми технологиями. Второй случай будет иметь более тяжелые последствия. Свеча вследствие перегрева получает скрытый дефект, то работает, то нет без видимых причин. Методом нагревания следует пользоваться осторожно, так как свечи герметизированы стеклогерметиком.

При очистке свечей нужно иметь в виду, что металлическими щетками для удаления нагара пользоваться нежелательно из-за «наволакивания» частичек металла на керамику, которые увеличивают вероятность электрического «пробоя» свечи. При проверке свечей на искру есть парочка тонкостей. Первая: о том, что напряжение достаточно высокое, говорит пробиваемый искрой зазор между концом провода и «массой». Он должен быть около 7-8 мм. Если искра не способна одолеть 7-8 мм воздуха, то и свеча в цилиндре работать не сможет. Вот почему — запомните это! — проверять зажигание по искре на вывернутой свече неправильно. Искорка длиной 0,6-0,7 мм в воздухе вовсе не говорит о достаточности напряжения.

Но допустим, здесь все в порядке: «высокое» звонко прошивает положенные 7-8 мм, и вы, желая «прочувствовать» его запас, увеличиваете зазор в два-три раза… Не увлекайтесь — 10 мм вполне достаточно. Чрезмерный зазор заставит систему поднять напряжение пробоя настолько, что может нарушиться изоляция, например, в катушке зажигания. Еще более опасно это для электронных бесконтактных систем зажигания, где необдуманная проверка «на искру» может закончиться повреждением их элементов. По этим же причинам высоковольтные провода ни в коем случае не должны самопроизвольно выскакивать из наконечников и т.п. Хотя мощность системы зажигания не настолько велика, чтобы завалить водителя средней комплекции, трахнуть его она все же может очень крепко. В первую очередь это касается лиц с ослабленным здоровьем. Поэтому при проверке лучше как-нибудь закрепить (подвязать и т.п.) конец провода на нужном расстоянии от «массы», а не держать его в руке.

ВНИМАНИЕ! На двигателях «Ротакс» такие проверки запрещены за исключением двигателя «Ротакс 912», для которого существует специальная проверка системы зажигания при работе двигателя с увеличенным зазором между электродами свечей. Порядок ее проведения следующий (изложен в руководстве по эксплуатации):

Выполнить опробование двигателя со свечами с нормальным зазором между электродами (0,7…..0,8 мм), контролируя параметры работы двигателя на взлетном режиме.

  1. Выполнить опробование двигателя со свечами с нормальным зазором между электродами (0,7…0,8 мм), контролируя параметры работы двигателя на взлетном режиме.
  2. Установить вместо свечей одного контура свечи с увеличенным зазором между электродами (2 мм).
  3. Выполнить опробование двигателя, контролируя параметры работы двигателя на взлетном режиме.
  4. Выполнить проверку для второго контура.
  5. Установить свечи с нормальным зазором между электродами.

Параметры работы двигателя при опробовании со свечами с увеличенным зазором между электродами в одном из контуров НЕ должны измениться.

Проверка работоспособности свечей

Осуществляется с помощью специального оборудования для проверки бесперебойности искрообразования и герметичности соединения элементов свечи.

В первом случае свечу устанавливают в барокамеру ( при атмосферном давлении свеча ведет себя иначе, чем в камере сгорания), которая обеспечивает давление газа до 10 кг/см2 и позволяет наблюдать искрообразование между электродами. Оно должно быть бесперебойным после подведения к свече напряжения не менее 22 кВ.

Для проверки герметичности соединения деталей свечи ее устанавливают в барокамеру, создающую давление до 20 кг/см2, и измеряют утечку газа не менее 30 с. Ее величина не должна превышать 5 см2/мин. При этом не учитывают утечку через соединения свечи с барокамерой.

Диагностика двигателя по состоянию свечей зажигания

Иногда по состоянию свечи зажигания можно судить о регулировке двигателя. Достаточно выкрутить ее и внимательно осмотреть.

При нормальной работе двигателя отложения на свече имеют коричневый цвет, что говорит о правильном тепловом диапазоне свечи при низких и высоких оборотах, и указывает на нормально настроенные карбюратор и зажигание.

Отложение нагара. Бархатистый нагар черного цвета говорит о переобогащенной смеси (загрязнение воздушного фильтра, высокий уровень топлива в поплавковой камере, износ элементов топливодозирующей системы) , слишком позднем зажигании или слишком частых запусках без работы под нагрузкой. Этот нагар находится в динамическом равновесии, т.е. после регулировки системы зажигания и питания он исчезает самостоятельно (очищать от него детали не требуется). Иногда, чтобы быстрее выжечь нагар, осуществляют полет на высоких оборотах длительное время. Однако, если причина повышенного нагарообразования не устранена, это бесполезно: уже на следующий день нагара в цилиндрах будет ровно столько же.

Черный маслянистый нагар, похожий на деготь — признак «холодной свечи». Либо свеча не подходит к двигателю, либо искра на ней появляется нерегулярно, либо компрессия в цилиндре почти отсутствует, либо в камеру сгорания попадает излишнее количество масла или произошло засорение вентиляционного отверстия картера. В этом случае цилиндр не выдает положенной мощности, двигатель «троит», а в неисправном цилиндре усиленно изнашивается зеркало — несгоревший бензин разжижает мазку.

Сильный нагар означает, что свечи в процессе работы двигателя не нагреваются до температуры самоочищения. Это случается, например, если совершаются подлеты на непрогретом двигателе.

Излишне светлый, почти белый цвет изолятора используемой свечи в сочетании с голубоватым оттенком корпуса и слегка оплавленными электродами свидетельствуют о бедной смеси, раннем зажигании, нагарообразовании в цилиндрах.

Отложения — красно-коричневый, желтый или белый осадок на кончике изолятора, который является продуктом сгорания топлива и смазочного масла, содержащего много присадок. Не вызывает отрицательного действия на работу свечи, но может создавать перебои при работе на высоких оборотах и большой нагрузке. Такие же отложения скапливаются на клапанах и днищах поршней. Они ухудшают теплоотвод, а обильные отложения на тарелке и стержне клапана могут существенно ухудшить наполнение цилиндров. Проблема заключается в том, что такой нагар не выжигается, его можно удалить только механически, например пескоструйкой. Если такое отложение сосредоточено на участке свечи, обращенной к впускному клапану (четырехтактный двигатель), — это следствие чрезмерного зазора в уплотнении стержня клапана.

Детонация. Сверхраннее зажигание или низкое октановое число бензина ведут к детонации. Это вызывает сильный удар внутри камеры сгорания, который приводит к повреждению деталей, в т.ч. и свечи. Обычный результат длительных детонаций — облом бокового электрода свечи.

Калильное зажигание вызывает вспучивание изолятора и сильную эрозию электродов.

Тепловой удар — трещина, откол изолятора. Причины: сверхраннее зажигание, низкосортное топливо. Быстрое увеличение температуры рабочей части изолятора при высоких оборотах приводит к тепловому удару и излому.

Недостаточный момент затяжки при установке — плохой контакт между свечой и резьбой в двигателе приводит к недостаточной теплоотдаче, как следствие — перегрев свечи и выгорание электродов.

Механизм коронного разряда

Подаваемое высокое напряжение на клемму склонно к утечке по поверхности изолятора и может пробивать изоляцию воздуха в промежутке между изолятором и металлическим корпусом. Такое явление называется коронным разрядом. Возникший коронный разряд дальше развивается в сторону клеммы. Процесс коронного разряда дает светло-синий цвет, который может обнаруживаться ночью.

После снятия свечи зажигания на нижней части изолятора часто обнаруживаются пятна, похожие на признак утечки выхлопных газов. Эти пятна образуются не за счет утечки газа, а за счет коронного разряда в результате прилипания взвешенных в воздухе частиц масла под действием высокого напряжения. Для устранения этого явления на изоляторе делают ребра (гофры). Они увеличивают длину изолятора: изолятор с пятью гофрами позволяет увеличить подводимое напряжение на 10 кВ по сравнению с изолятором без гофр.

Немного конкретики (свечи NGK)

Все двухтактные двигатели «Ротакс» оснащаются свечами зажигания японской фирмы «NGK».

Эти свечи имеют специальное исполнение (не скручивающаяся контактная гайка в том числе) и поэтому вместо них нельзя применить обычные автомобильные.

Особенности свечей NGK

  • Изолятор из глиноземной керамики — это прекрасный диэлектрик, обладающий хорошей теплопроводностью и высокой механической прочностью. Он выполняет следующие функции:
    • Гофрированный наконечник изолятора практически исключает искровое перекрытие, которое может вызвать перебои зажигания, особенно при высокой влажности.
    • За счет высокой теплопроводности и механической прочности, изолятор обеспечивает эффективный теплоотвод и защиту свечи от перегрева, а также предохраняет свечу от повреждения при резком нагревании или охлаждении (тепловом ударе).
    • Применение специального порошка для соединения изолятора с металлическим корпусом позволяет обеспечивать высокую герметичность и жесткую конструкцию.
  • Медный сердечник обладает низким электрическим сопротивлением в сочетании с высокой теплопроводностью, в результате чего:
    • Искра на свече NGK получается более сильной и устойчивой нежели на свечах, где использован металлический стержень, облицованный медью.
    • Улучшается эффективность охлаждения свечи за счет быстрой отдачи тепла более «холодному» концу свечи (керамическому изолятору).
    • Свеча NGK обладает более высокой величиной сопротивления образованию нагара и широким тепловым диапазоном работы.
  • Электроды свечи зажигания NGK, изготовленные из специального никелевого сплава обеспечивают длительный срок службы.
  • Холоднокатанная резьба имеет более высокое качество поверхности, нежели нарезная, поэтому и вывернуть такую свечу проще.

Как отличить подделку?

При покупке свечей марки NGK на рынке нужно быть внимательным. Плохое качество поддельных свечей зажигания NGK, как утверждают производители, во многих случаях уже привело к серьезным поломкам двигателей. Для защиты потребителей от подделок, японская компания NGK Spark Plug Co. Ltd выпустила специальную информационную листовку.

Приобретая свечи зажигания NGK, первым делом взгляните на полиграфическое оформление упаковки. У настоящего NGK качество надписей и рисунков на упаковке безукоризненное. У поддельного — заметны погрешности (смещены друг относительно друга контуры рисунков разных цветов). В результате неправильной сгибки сторон коробки надписи и рисунки могут оказаться не по центру граней.

Производители фальшивок наладили также массовый выпуск свечей с очень похожим логотипом: вместо букв NGK на коробке и изоляторе значатся надписи MJK, NCK, NDK, GMK, и им подобные.

Далее присмотритесь к центральному электроду: если он не имеет четкой цилиндрической формы и установлен неровно, перед вами наверняка подделка. Подлинные свечи зажигания NGK всегда снабжены центральным электродом с глубоко вставленным медным стержнем, тогда как у подделок он выполнен из обычной стальной проволоки.

Внимательно изучите боковой электрод: он должен стоять ровно, а у поддельной зачастую установлен неровно или имеет косую грань.

У настоящей свечи зажигания NGK на одной из граней шестигранника стоит код, обозначающий партию. У поддельной такой отметки нет.

На подлинной свече зажигания NGK резьба делается накаткой, поэтому имеет идеальную поверхность. У поддельной свечи на гранях резьбы видны мелкие сколы, как после нарезания плашкой или резцом.

У настоящей свечи изолятор гладкий (как будто покрыт глазурью), у поддельной может быть шероховатым и матовым. У поддельной свечи так же часто видны продольные выступы, остающиеся на изоляторе после его формовки из-за неточной стыковки половинок пресс-формы. У оригинальной свечи NGK надпись на изоляторе ровная и аккуратная.

Ни в коем случае не покупайте заведомо дешевые свечи, особенно, если они несут на себе клеймо какого-нибудь известного производителя. Количество подделок под продукцию фирм BOSCH, CHAMPION, NGK просто не поддается подсчету.

Фотографии свечей из нашей коллекции

Щелкните по изображению для просмотра увеличенного изображения.


Фото 1
Нормальная работа двигателя.
Слегка обогащенная смесь. Оптимально если нет контроля температуры выхлопных газов. Есть запас на случай засорения топливной системы, подсоса воздуха, износа насоса.

Фото 2
Нормальная работа двигателя.
Оптимальная смесь. Есть определенный риск получить повреждение деталей ЦПГ при малейшем обеднении смеси. Не рекомендуется эксплуатировать двигатель, если нет контроля температуры выхлопных газов.

Фото 3
Бедная смесь.
Дальнейшая эксплуатация приведет к возникновению калильного зажигания и/или детонации.

Фото 4
Бедная смесь.
На грани оплавления электродов и поршня. Калильное зажигание возникало. Хорошо, что закончился бензин. (Недостаточно топлива в баке)

Фото 5
Богатая смесь.
Не так опасно, как бедная, но ничего хорошего. Следует провести ревизию карбюраторам и воздушному фильтру.

Фото 6
Черный маслянистый нагар.
Очень много масла попадает в камеру сгорания. (Разрушение маслосъемного кольца).

Фото 7
Все покрыто сажей и алюминиевой пудрой.
Поршень получил оплавление. Из-за потери компрессии сгорание происходило не полноценно, а частицы алюминия истирались в пыль.

Фото 8
А здесь цилиндр вообще не работал, т.к. поршень проплавился насквозь.
А двигатель продолжал выполнять поставленную задачу, судорожно вибрируя и потряхивая навесными агрегатами.

Фото 9
Дырка в поршне из-за отвратительной горючей жидкости не редкое явление.
Капли алюминия от расплавленного поршня исключают свечу из процесса воспламенения

Фото 10
Отложения свинца на юбке.
А изолятор чист, т.к. была очень бедная смесь (забыли поставить жиклер в обратке).

Фото 11
Отложения свинца на изоляторе.

Фото 12
В бензине есть железосодержащие присадки.
И их концентрация не вписывается в установленные нормы.

Фото 13
А вот здесь искра «уходила» на массу.

Фото 14
Вообще чудеса. Не смогли определить чего и сколько влито в горючую жидкость, по причине отсутствия оной.

Фото 15
Вот так ломается изолятор из-за перекоса ключа.

Фото 16
Коронный разряд.

Дмитрий Каторгин
ООО «Авиагамма»

Разработка и поддержка сайта:
Алексей Бородуля
aleksey.borodulya@gmail.com
ООО Авиагамма © 2002—2017
Информация о правах и вебсайте
Яндекс.Метрика