Свеча зажигания состоит из немногих, но высокотехнологичных элементов.
Разрез свечи зажигания
Присоединение
Присоединение выполнено в виде SAE-соединения или в виде резьбы 4 мм. Здесь присоединяется свеча зажигания или штифтовая катушка зажигания. В обоих случаях от точки присоединения высокое напряжение передаётся на другой конец свечи зажигания.
Изолятор
Керамический изолятор выполняет две задачи. Он служит для изоляции, препятствует пробою высокого напряжения на массу автомобиля (= минус) и отводит тепло сгорания на головку цилиндра.
Рёбра на изоляторе свечи зажигания
На наружной стороне изолятора имеются волнообразные рёбра, препятствующие утечке напряжения на массу автомобиля. Они удлиняют путь прохождения и, таким образом, повышают электрическое сопротивление. Это гарантирует прохождение энергии через средний электрод с пониженным сопротивлением.
Помехоподавляющий резистор
Для обеспечения электромагнитной совместимости (EMV) и исправного действия бортовой электроники, внутрь свечи зажигания в качестве помехоподавляющего резистора помещается стекломасса.
Средний электрод с медным сердечником
Средний электрод стандартной свечи зажигания обычно состоит из сплава никеля. С конца этого электрода искра должна проскакивать на боковой электрод. Средние электроды NGK имеют медный сердечник, улучшающий теплоотведение.
Металлический корпус с резьбой
Металлический корпус играет важную роль при теплоотведении свечи зажигания. Его резьба в свечах зажигания NGK всегда накатанная. По сравнению с нарезанной резьбой это имеет преимущества, т.к. кромки не острые и не повреждают резьбовое отверстие в головке цилиндра.
Уплотнительное кольцо
Уплотнительное кольцо препятствует выделению горючего газа на свече зажигания, даже при высоком давлении сгорания. Кольцо предотвращает потери давления. Кроме того, оно отводит тепло на головке цилиндра и компенсирует различные характеристики расширения головки цилиндра и корпуса свечи зажигания.
Внутренние уплотнения
Внутренние уплотнения создают герметичное соединение между изолятором и металлическим корпусом. Между двумя уплотнительными кольцами помещается кольцо из талька, которое разрушается в процессе изготовления свечи зажигания и, таким образом, создаёт оптимальную герметизацию.
Боковой электрод
Боковой электрод стандартной свечи зажигания изготовлен из сплава никеля. Сплав представляет собой противоположный полюс для среднего электрода.
Порядок зажигания
Механический распределитель зажигания обеспечивает своевременную подачу напряжения к каждому отдельному цилиндру и свечам зажигания
В классическом варианте центральная катушка зажигания производит высокое напряжение, необходимое для зажигания смеси воздуха и топлива.
Механический распределитель зажигания обеспечивает поочерёдную и своевременную подачу напряжения к каждому отдельному цилиндру и свечам зажигания.
При этом напряжение зажигания направляется к месту присоединения свечи зажигания через распределительный клапан и кабель зажигания. Отсюда напряжение попадает на конец среднего электрода и в виде искры преодолевает воздушный зазор до бокового электрода.
Если применяется современный вариант с штифтовой катушкой зажигания на каждую свечу зажигания - так называемая система зажигания с электронным управлением (VEZ) со статическим распределением зажигания - то отпадает необходимость в механическом распределителе зажигания или в высоковольтном кабеле зажигания.
Так как в камере сгорания различных двигателей температура повышается по-разному, необходимы свечи зажигания с разным тепловым эквивалентом. Этот тепловой эквивалент выражает в виде так называемого калильного числа. В старых свечах зажигания с узким диапазоном калильных чисел раньше использовались двухзначные или трехзначные комбинации чисел, чтобы указать различные тепловые эквиваленты.
Эти тепловые эквиваленты, выраженные с помощью калильного числа, представляют собой измеренные на электродах и изоляторе средние температуры, соответствующие нагрузке двигателя. На юбке изолятора рабочая температура должна быть в интервале от 400°С до 850°С. При этом температуры свыше 400°С требуются потому, что при таких температурах удаляются осаждающиеся сажа и масляный нагар и таким образом происходит самоочищение свечи зажигания.
Однако выше 850°С температура на изоляторе подниматься также не должна, так как при температуре свыше 900°С может появляться калильное зажигание. Кроме того, при очень высоких температурах электроды дополнительно подвергаются воздействию химически агрессивных соединений или разрушаются. Все это привело не только к тому, что путь технического развития отошел от старых свечей зажигания с узким диапазоном калильных чисел к новым свечам зажигания с широким диапазоном калильных чисел, но еще и к следующему: именно разработка новых материалов, в частности для изоляторов, или применение высококачественных медных сердечников в боковых электродах позволяет удовлетворить сегодняшние требования к стандартам качества для таких широких диапазонов калильных чисел.
Эти технические достоинства привели к изменению системы обозначения свечей зажигания. Таким образом, сегодня свечи зажигания с широким диапазоном калильных чисел от современных изготовителей, как фирма NGK, различаются не только однозначными или двузначными числами. Они вообще не дают больше никакого указания на "старое" калильное число. Одновременно в продажной документации на каждый двигатель дополнительно указывается соответствующая подходящая свеча зажигания с широким диапазоном калильных чисел.
Длясвечей зажигания фирмы NGK применимо простое практическое правило:
Низкое калильное число (например BP4ES) - "горячая свеча зажигания",
высокое поглощение тепла, обусловленное длинной юбкой изолятора
Высокое калильное число (например BP8ES) - "холодная свеча зажигания",
малое поглощение тепла, обусловленное короткой юбкой изолятора
Приблизительно на 60% теплоотведение осуществляется через корпус свечи зажигания и резьбу. Чуть меньше 40 % отводит уплотнительное кольцо на головке цилиндра. Недостающие до 100 % доли утекают через средний электрод.
Изолятор воспринимает тепло в камере сгорания и отводит его во внутрь свечи зажигания. Там, где возникает контакт с корпусом, отводится тепло.
Путём увеличения или уменьшения этой контактной поверхности можно определить, отводит свеча зажигания больше или меньше тепла через корпус.
У свечей зажигания с высокой предельно допустимой температурной нагрузкой контактная поверхность больше. У свечей зажигания с низкой предельно допустимой температурной нагрузкой эта поверхность меньше.
Маркировка свечей NGK
Вероятно Вы уже задавались вопросом, что означают буквенно-цифровые комбинации на свечах зажигания фирмы NGK и их упаковках.
Комбинация из букв и цифр, заданная для каждой свечи зажигания фирмы NGK, представляет собой не только обозначение типа, но скорее логическую формулу, которая содержит важную детальную информацию о функционировании свечи зажигания.
С помощью таких формул свечей зажигания фирма NGK стандартизировала весь ассортимент и обеспечила возможность легко распознавать конкретные свойства каждой свечи.
Это опять же упрощает применение и правильный выбор свечей зажигания фирмы NGK, как при поставках для первой комплектации автомобилей, так и позже в торговле, в мастерских и, наконец, для покупателей.
Типичное обозначение имеет следующий вид:
Буквенная комбинация (1-4) перед калильным числом дает указания относительно диаметра резьбы, раствора шестигранного гаечного ключа, а также особенности конструкции.
Пятая позиция (цифра) предназначена для калильного числа.
Шестая буква обозначает длину резьбы.
Седьмая буква содержит данные относительно конструкционных особенностей специальных свечей зажигания.
Восьмая позиция, опять цифра, кодирует особый зазор между электродами.
Всегда, когда усилие воздействует на рычаг, закрепленный в центре вращения, говорят о крутящем моменте.
Так обстоит дело и при монтаже свечей зажигания. Однако здесь говорят о крутящем моменте затягивания. Он указывает, насколько прочно затягивается винт.
При этом крутящий момент затягивания выбирается таким образом, чтобы соединение не раскрутилось при любых условиях эксплуатации.
Поэтому важно при замене свечи зажигания соблюдать крутящий момент затягивания и указания по монтажу. Они подробно указаны в основном каталоге фирмы NGK. Как показывает опыт, многие из тепловых или вибрационных повреждений, правда очень редко встречающихся, вызваны неправильным крутящим моментом затягивания, то есть ошибками при монтаже. Современные двигатели особенно чувствительны к этому.
Если крутящий момент затягивания слишком мал, угрожают потеря компрессии, отвинчивание центрального электрода и тепловые повреждения из-за пониженного отвода тепла. Дело может дойти и до самостоятельного отвинчивания свечи зажигания. Если же выбран слишком большой крутящий момент затягивания, можно повредить головку цилиндра. Кроме того, слишком большое усилие, приложенное к свече зажигания, может привести к срыву резьбы.
Крутящий момент затягивания можно получить после затягивания путем измерения высоты (толщины) уплотнительного кольца. Свеча зажигания, уплотнительное кольцо которой не сжато, затянута со слишком малым крутящим моментом затягивания. Наоборот, свеча со слишком сильно сжатым уплотнительным кольцом, затянута со слишком высоким крутящим моментом затягивания.
Обобщая, можно установить три существенных пункта:
Для правильного монтажа свечи зажигания требуется строгое соблюдение крутящего момента затягивания, а также указаний по монтажу
Крутящий момент затягивания можно определить после выполнения операции затягивания
Современные двигатели особенно чувствительны к ошибкам при монтаже
Крутящий момент затягивания для свечей зажигания с плоской посадкой (с уплотнительным кольцом):
18 mm 14 mm 12 mm 10 mm
Чугунная головка 35-45 Н.м 25-35 Н.м 15-25 Н.м 10-15 Н.м
Алюминиевая головка 35-40 Н.м 25-30 Н.м 15-20 Н.м 10-12 Н.м
Существует вид свечей, технология изготовления которых без сомнения является прорывом в мир высоких технологий - это свечи с элктродами из благородных металлов, в частности - Iridium IX фирмы NGK.
Иридий используется почти всегда там, где требуется высокое качество, в наконечниках авторучек, в электродах, в химической промышленности и в космонавтике
Теперь эти достоинства также использует фирма NGK для новых свечей зажигания Iridium IX
Лабораторные испытания показали, что иридий делает свечи зажигания более мощными.
Иридий представляет собой высокотехнологичный серебристо-белый благородный металл, который переливается всеми цветами радуги, плавится только при температуре 2450°.
Он встречается в сплаве с другими металлами группы платины в России, Колумбии, Южной Африке и Канаде.
Его особенность: Он необычайно твердый и устойчив к воздействию большинства химикатов, как и другие благородные металлы.
Особенности:
Материал электрода иридий почти нечувствителен к электроискровой эрозии.
Иридий позволяет изготавливать особо тонкие средние электроды диаметром всего 0,6 мм.
При тонких средних электродах поступает больше воспламенимой смеси для искры зажигания. Это даёт надёжное воспламенение и улучшенное распространение фронта огня.
При использовании иридия срок службы свечи по сравнению с обычной увеличивается вдвое.
Эффект самоочищения иридиевых свеч зажигания
Независимо от фактической рабочей температуры, в кольцевом зазоре между средним электродом и изолятором происходят электрические разряды. Они удаляют возможно имеющиеся частицы копоти и, таким образом, гарантируют, что напряжение зажигания не отводится.
Платиновые свечи зажигания
В этих свечах зажигания на средний электрод наносится платиновая пластинка, которая обеспечивает в течение всего срока службы постоянную мощность свечи зажигания, даже в осложнённых условиях. По причине тонкости среднего электрода этим свечам требуется меньше напряжения зажигания, при этом снижается нагрузка на катушки зажигания и оптимизируется сгорание, вплоть до внешних областей камеры сгорания.
Свечи зажигания с V-образной насечкой на центральном электроде
С точки зрения технологии принцип действия отличается гениальной простотой, но еще и хорошей эффективностью: на центральном электроде свечи зажигания V-Line находится V-образная насечка. Вследствие этого воспламеняющая искра перескакивает на наружную сторону электрода. В этом месте скапливается способная воспламеняться топливовоздушная смесь в большем количестве, чем непосредственно между электродами. Дополнительный плюс: требуется меньше вторичного напряжения системы зажигания. Тем самым повышается надежность зажигания!
ОСОБЕННО В СОВРЕМЕННЫХ ДВИГАТЕЛЯХ, ТОПЛИВОВОЗДУШНАЯ СМЕСЬ КОТОРЫХ ДОВОДИТСЯ ДО ОЧЕНЬ БЕДНОЙ СТЕПЕНИ НАСЫЩЕНИЯ В ИНТЕРЕСАХ СОКРАЩЕНИЯ ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ, КОНСТРУКЦИЯ NGK В ЛЮБЫХ УСЛОВИЯХ ОБЕСПЕЧИВАЕТ АБСОЛЮТНО НАДЕЖНОЕ ВОСПЛАМЕНЕНИЕ СМЕСИ, В ТОМ ЧИСЛЕ И В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ.
Фотографии примеров поломок
Нормальный внешний вид
Так выглядит исправная свеча зажигания. Бело-серое изменение цвета не вызывает опасений. Оно возникает из-за топливных присадок, которые сгорели не полностью и говорит о нормальном процессе сгорания.
Отложения
Здесь Вы видите свечу зажигания с сильными отложениями. Это может быть из-за плохого качества топлива, высокого расхода масла при механически изношенном двигателе или из-за сгорания охлаждающей жидкости при повреждённом уплотнении головки цилиндра; как следствие возникает калильное зажигание (отложения тлеют).
Разрушение изолятора
Разрушение изолятора, показанное на фотографии, может привести к повреждению двигателя. Причиной подобных поломок изолятора может быть применение неправильного крутящего момента или падение свечи зажигания на твёрдое основание (напр., на пол в мастерской)
Оплавление
В этой свече зажигания сплавились вместе средний и боковой электроды. Это происходит в случае перегрева свечи зажигания. При этом не исключено и оплавление поршня. Причиной может быть неправильный подбор свечи зажигания (неверное калильное число) или неисправность двигателя (горение с детонацией или калильное зажигание).
Закоптелость
Здесь Вы видите закоптившуюся свечу зажигания. Закоптелость возникает, если свеча зажигания часто эксплуатируется при температуре ниже температуры самоочищения (450 °C), например, если автомобиль проезжает только небольшие расстояния или, если выбрано неверное калильное число (слишком холодное).
ТАБЛИЦА ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТИ СВЕЧЕЙ