Причины, признаки и выбор свечей – Основные средства
А.Дмитриевский, к.т.н., ГНЦ РФ НАМИ
В предыдущем номере нашего журнала было дано описание признаков и причин появления детонации. Но наиболее опасным аномальным процессом сгорания является калильное зажигание, возникающее еще до появления искры от перегретого источника воспламенения. Так начинается неуправляемый процесс сгорания. Преждевременное воспламенение приводит к увеличению давления и температуры в цилиндре. Из-за этого воспламенение в следующих циклах начинается все раньше и раньше и так до тех пор, пока что-то не выйдет из строя. В лучшем случае сгорит электрод свечи или расколется изолятор (при этом на короткий промежуток времени может появиться стук в двигателе, затем поршень раздробит осколок изолятора и стук прекратится). В худшем случае произойдет «задир» поршня или прогорит его днище (рис.1 и 2).
Вероятность появления калильного зажигания, так же как и других видов аномального сгорания, зависит от химического состава бензина, наличия в нем ароматических углеводородов, его фактического октанового числа (ФОЧ), степени сжатия конкретного двигателя, угла опережения зажигания, температурного режима двигателя, температуры и состава рабочей смеси.
К числу аномальных процессов сгорания в бензиновых двигателях относится и работа двигателя с самовоспламенением всего заряда рабочей смеси при выключении зажигании (процесс аналогичен дизельному). Его часто неправильно называют калильным зажиганием (калилкой). Из-за низкой частоты вращения коленчатого вала (100-200 об/мин) работа происходит с резкими рывками и стуками.
Ну а теперь вернемся к калильному зажиганию. Чтобы предотвратить появление калильного зажигания, важно не допускать работы на топливе с октановым числом ниже рекомендованного инструкцией, систематически проверять, правильно ли установлено зажигание, устанавливать свечи, соответствующие только данному двигателю.
При слишком раннем зажигании во время разгона на низкой частоте работы двигателя появляется детонация, которую водитель хорошо слышит и переходит на понижающую передачу. Но это является одновременно предупреждением о низком качестве бензина, перегреве двигателя или неправильно установленном зажигании, что при высоких числах оборотов может привести к появлению калильного зажигания.
Поэтому необходимо установить более позднее зажигание. Бывают случаи неожиданного перехода на слишком раннее зажигание, например, если отваливается контактная пластина у прерывателя, угол опережения зажигания увеличивается на 10–15 градусов, а двигатель может продолжать работать некоторое время, достаточное для сгорания свечи или прогара поршня.
Определение появления калильного зажигания в лабораторных условиях производится специальным прибором, фиксирующим изменение сопротивления искрового промежутка свечи за счет ионизации при воспламенении смеси еще до появления искры от катушки зажигания. Но в отличие от датчика детонации таких приборов в эксплуатации еще нет.
Одной из наиболее вероятных причин появления калильного зажигания является слишком высокая температура центрального электрода свечи или ее изолятора. Их температура зависит прежде всего от поверхности (длины) юбки изолятора — чем больше поверхность, тем «горячее» свеча. В двигателях с высокой литровой мощностью, особенно с турбонаддувом, а также в двигателях с воздушным охлаждением и в двухтактных двигателях приходится ставить более «холодные» свечи.
Для надежной работы двигателя необходимо устанавливать свечи в соответствии с рекомендацией завода-изготовителя двигателя. Но при эксплуатации автомобиля часто возникают ситуации, требующие квалифицированного подбора ее марки. Прежде всего – это желание поставить более надежные свечи специализированных зарубежных фирм. Второе – это вынужденная необходимость использовать время от времени бензин с пониженным против рекомендованного октановым числом. Наконец, нельзя не учитывать эксплуатационные условия, приводящие к работе двигателей длительное время на повышенных оборотах.
Причиной появления калильного зажигания может быть производственный разнобой в фактических степенях сжатия. Степень сжатия часто увеличивается в процессе капитального ремонта двигателей, например, при расточке цилиндров, при фрезеровании нижней плоскости головки цилиндров. Кроме того, за счет появления накипи в системе охлаждения повышается температурный режим поверхности камеры сгорания. Все это приводит к увеличению вероятности появления не только детонации, но и калильного зажигания.
Как же разобраться во всем многообразии свечей, появившихся последнее время в продаже? Для выбора свечи следует воспользоваться каталогом ведущих фирм, в котором приводятся марки свечей для всех основных моделей автомобилей (включая и отечественные), мотоциклов, двигателей для сельхозтехники и даже для снегоходов и моторных лодок. Ну а если каталога нет, можно воспользоваться приведенной ниже таблицей 1 и расшифровкой обозначений свечей отечественного и зарубежного производства, приведенной в конце статьи.
Основным параметром, характеризующим тепловой режим работы свечи, а, следовательно, и склонность к калильному зажиганию, является ее калильное число. Наиболее удобное обозначение калильного числа, которое раньше было принято большинством европейских фирм, по времени в секундах, после которого начинается калильное зажигание при испытании свечи на специальной одноцилиндровой установке. Чем больше калильное число, тем свеча «холоднее» и может устанавливаться на форсированные двигатели.
Как проверить, соответствует ли поставленная свеча вашему двигателю? После пробега примерно 1000 километров, следует вывернуть свечи, пометив, из какого цилиндра каждая из них. Они много расскажут вам о состоянии двигателя. Когда изолятор светло-коричневый, бурый или светло-серый – значит калильное число выбрано правильно (рис.5). Черный матовый нагар на изоляторе и корпусе (рис.6) – признак работы на переобогащенной смеси или калильное число свечи слишком высокое. В этом случае необходимо проверить регулировку карбюратора или системы впрыска (например по газоанализатору). Если с регулировкой все в порядке – вашему двигателю требуется более «горячая» свеча.
|
Диаметр резьбы |
Материал головки | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Чугун | Алюминий | |||||
| мм | Нм | кгсм | фунт•сила•фут | Нм | кгсм | фунт•сила•фут |
| 18 | 35-45 | 3,5-4,5 | 25,3-32,5 | 25-35 | 2,0-3,5 | 14,5-25,3 |
| 14 | 25-35 | 2,5-3,5 | 18,0-25,3 | 25-30 | 2,5-3,0 | 18,0-21,6 |
| 12 | 15-25 | 1,5-2,5 | 10,8-18,0 | 15-20 | 1,5-2,0 | 10,8-14,5 |
| 10 | 10-15 | 1,0-1,5 | 7,2-10,8 | 10-12 | 1,0-1,2 | 7,2-8,7 |
| 18 | 20-30 | 2,0-3,0 | 14,5-21,6 | 20-30 | 2,0-3,0 | 14,5-21,6 |
| 14 | 10-20 | 1,0-2,0 | 7,2-14,5 | 10-20 | 1,0-2,0 | 7,2-14,5 |
Но даже в одном двигателе свечи могут оказаться в различном состоянии.
Это бывает от неравномерного распределения смеси по цилиндрам, повышенного износа в одном из цилиндров, перегрева (обычно последнего цилиндра), «разброса» между цилиндрами углов опережения зажигания и фактической величины степени сжатия. Чтобы иметь запас по калильному числу, можно посоветовать иметь два комплекта свечей: для лета – более холодные, для зимы – горячие.
А почему бы не поставить заведомо более «холодные» свечи? Дело в том, что у «холодной» свечи, имеющей короткий конус изолятора и, следовательно, низкую температуру, не происходит его самоочищения. Постепенно изолятор покрывается нагаром, при пуске, прогреве и после длительной работы на режиме торможения двигателем, например при спуске с горы, на нем выпадает конденсат, он шунтируется, и начинаются перебои зажигания. Результат – повышенный выброс углеводородов и увеличенный расход топлива.
Температура центрального электрода свечи, вызывающего калильное зажигание, зависит от длины конуса изолятора, длины резьбы, материала головки (алюминий или чугун), способа охлаждения (жидкостное или воздушное) и особенностей конструкции свечи.
Последнее время большинство фирм выпускают свечи с биметаллическим центральным, а иногда и боковыми электродами свечи (медный электрод, покрытый жаростойким материалом)(рис.9). Это позволяет снизить температуру электрода при достаточно большой поверхности конуса изолятора и его повышенной температуре, обеспе-чивающей самоочищение при работе. В результате одна марка такой свечи охватывает по тепловым характеристикам две-три марки свечей старой конструкции. Другим оригинальным решением является изготовление миниатюрного центрального электрода из платины, не выступающего из изолятора. Особо холодные свечи с калильным числом от 300 и выше для форсированных двигателей изготавливаются с серебряным (а иногда и золотым) электродом и очень короткой юбкой изолятора.
Зачем делают несколько боковых электродов? Дело в том, что при этом упрощается обслуживание двигателя за счет увеличения пробега между регулировками искровых промежутков свечей. Например, при исходном искровом промежутке 0,5 мм перебои в зажигании начинаются лишь при его увеличении до 0,9–1,0 мм.
У свечей с несколькими электродами пробег до достижения такого же зазора увеличивается в несколько раз. Поэтому можно сразу устанавливать больший исходный зазор (0,8 мм), что улучшит работу двигателя на режимах пуска и прогрева. Заметных улучшений мощностных и экономических показателей не наблюдается.
При боковом расположении электрода массы, его рабочая поверхность часто выполняется цилиндрической, чтобы искровой промежуток имел постоянную величину.
Не рекомендуется очищать свечи в пескоструйном аппарате, так как при этом разрушается поверхность изолятора. Лучше опустить ее на некоторое время в растворитель, бензин или применить специальный аэрозоль. Затем деревянной палочкой очистить изолятор, электроды, корпус и продуть их сжатым воздухом.
При регулировке искрового промежутка свечей следует пользоваться только круглыми щупами, ведь из-за неравномерного выгорания электродов или при цилиндрической поверхности электродов от пользования плоскими щупами фактический зазор может оказаться больше замеренного (рис.
10).
Не стоит слишком сильно затягивать свечу. Для свечей с резьбой 14х1,25, устанавливаемых в алюминиевую головку цилиндров, момент затяжки должен быть в пределах 20–30 Н•м (2–3 кгс•м) – при плоском седле и 10–20 Н•м – при коническом. При короткой резьбе (9,5–12,7 мм) момент затяжки берут ближе к нижнему пределу, при длине резьбы 19 мм – ближе к верхнему. Если нет под рукой динамометрического ключа, то свечу с новой прокладкой заворачивают до упора без усилия, а затем поворачивают ключом с усилием на 80–90 градусов. При старой прокладке угол поворота ключа с усилием должен быть меньше. У свечей с коническим уплотнением поворот ее с усилием производится только на 15 градусов. При затягивании и отворачивании свечей желательно пользоваться ключами, имеющими приспособления для захвата ее за верхний контакт и карданное сочленение, предупреждающее поломку изолятора.
Длина резьбы корпуса свечи и способ его уплотнения (по торцу с прокладкой или по конической поверхности) должны соответствовать конструкции головки цилиндров.
При покупке следует опасаться свечей, выпускаемых «по лицензии ведущих фирм» в других странах или просто подделок под известные марки. Как правило, такие свечи имеют меньший ресурс работы и большой разброс по калильным числам, что может привести к выходу из строя всего двигателя.
По внешнему виду отличить подделку можно по плохо выполненной упаковке, смазанному рисунку на ней, плохо обработанному шестиграннику свечи, чуть перекошенной надписи. Но лучше всего покупать свечи в «солидных» магазинах и всегда иметь пару надежных свечей в запасе.
Таблица 2
Причины появления калильного зажигания и способы устранения
Калильное зажигание — это термин обозначающий работу двигателя автомобиля с преждевременным воспламенением (зажиганием) горючей смеси не от искры, а от сильно нагретых деталей камеры сгорания.
Например, от черезмерно раскаленных изолятора и электродов свечей зажигания, кромок тарелок клапанов или нагара.
Признаки калильного зажигания
Калильное зажигание часто путают с дизелингом и детонацией.
Но, на самом деле детонация — это несколько другой процесс, связанный с аномальным взрывным горением смеси под нагрузкой на низких оборотах, а дизелинг — работа двигателя после выключения зажигания если в камеры не прекращена по каким-то причинам подача бензина.
При калильном зажигании получается, что двигатель работает на слишком раннем зажигании. Особенно опасно его возникновение во время движения автомобиля на повышенных оборотах. Так как при этом поршни испытывают сильную перегрузку, ведь им приходится сжимать уже горящую смесь в условиях роста давления и температуры. Под нагрузкой такая работа может привести к их быстрому разрушению. А от перегрева возможно разрушение изолятора свечей и прогорание клапанов.
В ряде случаев определить, что двигатель работает на калильном зажигании бывает сложно, но чаще всего оно проявляет себя повышенной шумностью (глухой стук в двигателе) на больших оборотах, а так же заметной вибрацией (двигатель трясет). И хорошо ощутимой потерей мощности и приемистости.
Причины появления калильного зажигания
1. Свечи зажигания не соответствуют двигателю по калильному числу.
Это, наверно, самая распространенная причина возникновения калильного зажигания. Она случается, например, если в двигатель с высокой степенью сжатия (высокофорсированного) установили свечи от двигателя с более низкой степенью сжатия (низкофорсированного). То есть более горячие, с более низким калильным числом.
Электроды таких свечей при сильном нагреве (более 700°) раскаляются и поджигают горючую смесь раньше срока.
2. Тарелки клапанов неплотно прижимаются к седлам в головке блока.
Например если клапана «зажаты» (слишком маленький тепловой зазор у их торцов). В процессе своей работы клапана очень сильно разогреваются. Нормальный теплоотвод от тарелок клапанов обеспечивается, в частности, за счет их плотного прилегания к седлам и отведения тепла на головку блока.
Если прижатие неплотное, теплоотвод ухудшается, тарелки клапанов раскаляются и вполне способны поджечь смесь до возникновения искры на свечах.
3. Имеется сильный нагар на деталях камер сгорания.
Например, на тарелках и стержнях клапанов, стенках камер сгорания, днищах поршней. Раскаленный при работе двигателя такой нагар, полностью не остывает и может поджечь горючую смесь раньше свечи.
Из дополнительных факторов способствующих возникновению калильного зажигания можно отметить применение низкооктанового топлива и перегрев двигателя автомобиля.
Как устранить калильное зажигание?
При появлении признаков работы двигателя на слишком раннем зажигании, например, детонации, а так же стуков в двигателе на больших оборотах необходимо, учитывать, что их причиной, помимо прочего может быть калильное зажигание.
Для устранения калильного зажигания необходимо, как минимум, подобрать свечи зажигания чисто под конкретный двигатель (благо сейчас на каждой коробке свечей написано их назначение) и отрегулировать клапана.
С удалением нагара будет сложнее. Самый лучший и надежный способ — это снять головку блока, разобрать и все почистить.
Способ похуже — залить чистящую присадку в бензин. Но, при этом есть риск, что частицы отвалившегося нагара поцарапают цилиндр.
Либо можно попробовать прогнать автомобиль на высокой скорости длительное время (совершите длительную поездку). При этом нагар с деталей камеры сгорания хотя бы частично выгорит.
Примечания и дополнения
— Термином калильное зажигание пользуются для обозначения разных процессов в двигателе. Как уже отмечено в начале статьи им могут называть и детонацию, и дизелинг. Но, в самом первоначальном значении, калильное зажигание — это название не процесса, а самой системы зажигания. До внедрения искровой системы зажигания на двигателях внутреннего сгорания применялось система калильного зажигания. В ней поджиг топливовоздушной смеси осуществлялся не свечей зажигания, а специальной предварительно разогретой калильной головкой.
Еще статьи по системе зажигания двигателей автомобилей ВАЗ
— Не работает один цилиндр двигателя автомобиля, почему?
— Особенности замены свечей зажигания
— Проверка коммутатора контрольной лампой
— Признаки и причины неисправности крышки трамблера
— Чем различаются свечи зажигания для инжекторного и карбюраторного двигателя?
Подписывайтесь на нас!
Свечи зажиганияили свечи накаливания, в чем разница?
Свечи зажигания и свечи накаливания являются основным источником воспламенения в двигателе внутреннего сгорания, но в чем их основное различие? Ответом на этот вопрос является тип двигателя, в котором они находятся, поскольку свечи зажигания можно найти только в бензиновых двигателях, а свечи накаливания — в дизельных.
Однако системы зажигания современных автомобилей высокотехнологичны и работают в соответствии с относительно высокими стандартами, гарантирующими, что ваш двигатель соответствует действующим экологическим нормам. Итак, вопрос в том, что такое свечи накаливания и свечи зажигания? Как они работают? И почему важно выбирать качественные комплектующие?
Свечи накаливания
Свечи накаливания необходимы для быстрого запуска холодного дизельного двигателя. Это нагревательный элемент, который нагревает поступающее в дизельный двигатель топливо и воздух, обеспечивая эффективное сгорание топлива для идеального вождения. Они имеют короткое время прогрева и могут быстро нагреваться до 1300°C за считанные секунды. Двигатель работает максимально оперативно. Поскольку они рассчитаны на долгий срок службы, это повышает спокойствие водителя и обеспечивает чистые выбросы. Он обеспечивает эффективность и производительность с помощью блока управления, который преобразует информацию из блока управления двигателем (ECU) в инструкции для свечей накаливания.
Обычно затрудненный запуск двигателя является общим признаком повреждения свечей накаливания. В зимнее время для достижения температуры, необходимой для воспламенения, камере сгорания может потребоваться время, поэтому, если топливо и аккумулятор в порядке, следует проверить свечи накаливания!
Свечи зажигания
В отличие от дизельных двигателей, системы зажигания на бензиновых двигателях являются внешними, что означает, что электрическая искра от свечи зажигания используется для воспламенения сжатой топливно-воздушной смеси. Искра возникает из-за высокого напряжения, создаваемого катушкой зажигания, и скачет между электродами. Выделяющееся тепло повышает температуру, быстро повышая давление в цилиндре и заставляя поршень двигаться вниз. Движение передается через шатун на коленчатый вал, приводящий в движение автомобиль.
Это означает, что свечи зажигания должны соответствовать требованиям высокой производительности и обеспечивать мощную искру зажигания от 500 до 3500 раз в минуту (в 4-тактном режиме).
Это не зависит от того, едет ли машина на высокой скорости или застряла в пробке. Высокотехнологичные свечи зажигания обеспечивают сгорание с низким уровнем выбросов и оптимальную топливную экономичность даже при -20°C, без пропусков зажигания, разрушая каталитический нейтрализатор, позволяя несгоревшему топливу попасть в него.
По мере того, как температура начинает падать, двигателю вашего автомобиля, вероятно, потребуется больше времени для запуска, и вы увидите затрудненный запуск или пропуски зажигания двигателя, а также снижение эффективности использования топлива. Чтобы избежать сурового климата и дополнительной рабочей нагрузки, проверьте свечи зажигания и посмотрите, не требуется ли их замена. Как только вы исправите это, вы увидите, что ваш двигатель работает лучше, и вы будете хорошо проводить время в дороге!
Узнайте больше о состоянии двигателя вашего автомобиля, посетив нас в LeSueur Car Company.
Продолжай двигаться!
Все о свечах накаливания — Центр хобби Роджера
Свечи накаливания являются важным инструментом в работе автомобиля с нитрометаном.
Но, как и многие аспекты транспортных средств с нитрометаном, они остаются загадкой для большинства людей, которые их используют: как они работают, почему они работают и как выбрать правильную свечу накаливания. Давайте посмотрим на суть свечи накаливания, отделим факты от вымысла и объясним науку, лежащую в основе свечей накаливания.
Свеча накаливания , Существительное
Устройство для каждого цилиндра дизельного двигателя с нагревательным элементом для нагрева поступающего топлива и воздуха, чтобы сгорание происходило быстрее, когда двигатель холодный.
Проще говоря, свеча накаливания обеспечивает воспламенение топливно-воздушной смеси в дизельном (или нитро) двигателе, примерно так же, как свеча зажигания в бензиновом двигателе внутреннего сгорания.
Как работает свеча накаливания?
Двигателям для работы нужны три вещи: топливо, кислород и точка воспламенения.
Свеча накаливания обеспечивает воспламенение, нагревая элемент (небольшой виток проволоки внутри свечи). Обычно это делается с помощью батареи на 1,5 В, содержащейся в калильном запальнике. Некоторые из более поздних автомобилей имеют бортовые батареи, которые зажигают свечи накаливания как часть системы электрического запуска. В любом случае, как только элемент нагревается и двигатель запускается, больше не требуется энергии для поддержания элемента в горячем состоянии и обеспечения постоянного воспламенения двигателя.
То, как элемент остается горячим после извлечения батареи, все зависит от топлива, которое мы используем в калильных двигателях, и от материала, из которого изготовлен элемент. Топливо содержит метанол, который является разновидностью спирта. Элемент изготовлен из нескольких различных металлов, которые при сплавлении делают его достаточно прочным, чтобы выдерживать тепло и вибрацию. Но один из металлов, платина, особенный. Когда платина в элементе вступает в контакт с метанолом в топливе, между ними происходит каталитическая реакция.
Это нагревает платину, вызывая воспламенение метанола. Это основа, на которой строится все нитрохобби.
Что определяет точку воспламенения, если элемент всегда горячий?
Каталитическая реакция зависит от двух факторов: тепла и давления. Чем горячее элемент, тем легче он воспламеняется. Точно так же, чем выше давление внутри камеры сгорания, тем легче воспламеняется.
Температура свечи накаливания – горячая, средняя или холодная?
Температура свечей накаливания регулируется с помощью свечей разного диапазона нагрева. Существует множество различных температурных диапазонов, но большинство из них относятся к одной из трех категорий: горячий, средний или холодный. Если вы не уверены, какой тип использовать, проконсультируйтесь с производителем двигателя, чтобы узнать, что он рекомендует для своего двигателя. Использование более горячей, чем обычно, свечи накаливания улучшит точку воспламенения, а использование более холодной, чем обычная, свечи накаливания замедлит точку воспламенения.
Давление в камере сгорания
Вы мало что можете сделать, чтобы изменить давление в камере сгорания, так как оно обычно устанавливается производителем. Вы можете добавить прокладки для увеличения или уменьшения размера камеры, но это то, что должны делать только опытные пользователи нитро, так как вы можете легко заблокировать свой двигатель, если допустите ошибку.
Свечи накаливания и нитротопливо — что нужно знать, чтобы выбрать правильную свечу
Очень немногие свечи накаливания считаются универсальными (например, свеча OS №8). По большей части тип используемого вами топлива будет влиять на тип свечи накаливания, которую вам нужно использовать. Еще одним компонентом нитротоплива является нитрометан. Процентное содержание нитро в вашем топливе также определяет точку воспламенения; Другими словами, чем больше нитро вы используете, тем больше вы продвигаете точку воспламенения. В идеале точка воспламенения будет, когда двигатель находится в верхней мертвой точке (ВМТ). Это заставит поршень опуститься и снова подняться для следующего хода. Но когда вы работаете с более высоким содержанием нитрометана и не переключаетесь на более холодную свечу, вы увеличиваете точку воспламенения и приводите к неоптимальной производительности, поскольку поршень все еще находится в такте сжатия (ходе вверх), когда воздух /топливная смесь воспламеняется.
Как правило, чем выше процентное содержание нитрометана, тем холоднее должна быть свеча. И наоборот, чем ниже процентное содержание нитрометана, тем горячее должна быть свеча.
Резюме
Надеюсь, это поможет развеять некоторые мифы о свечах накаливания и о том, почему они работают. Здесь нет никакой тайны — только наука. Выбрать правильную свечу накаливания для лодки, автомобиля, самолета или вертолета не составит труда. Вам просто нужно проконсультироваться с руководством производителя для рекомендуемой свечи и топлива. Зная это, вы можете при необходимости отрегулировать содержание нитрометана и температуру свечи накаливания.