Головная боль дизелиста. Для чего нужны и почему выходят из строя свечи накала
После разряженного либо вовсе приказавшего долго жить аккумулятора неработающие свечи накаливания — вторая основная причина, которая зимой не позволит при помощи стартера запустить дизель, даже если компрессия в его цилиндрах в норме.
Иными словами, когда свечи накала выходят из строя, отсутствия любых других неисправностей, способных осложнить холодный запуск, может быть недостаточно, чтобы без проблем завести дизельный мотор. Рассказывает Сергей Боярских.
Ниже дымность и токсичность
Летом одна-две неработающие свечи еще не становятся непреодолимым препятствием для запуска. Однако в старых предкамерных и вихрекамерных дизелях не всегда удавалось обеспечить температуру в камере сгорания в конце такта сжатия выше требуемой для самовоспламенения горючей смеси уже при осеннем снижении температур окружающего воздуха до плюс 5-7 градусов. Если свечи не грели, это создавало проблемы с запуском даже в таких условиях.
В морозы в дополнение к еще более низкой температуре ухудшается смесеобразование из-за того, что холодное и вязкое дизтопливо не только хуже распыляется форсунками, но и не спешит испаряться. Необходимость обеспечить испарение капелек топлива для качественного смесеобразования в момент запуска также требует наличия в камерах сгорания высокой температуры.
Свечи накаливания как раз и являются ее источниками. Они включаются в работу сразу после поворота ключа в замке зажигания в первое положение, на что указывает синхронно загоревшийся символ спирали на приборном щитке.
Но если сигнал погас, это не значит, что свечи греть перестали. Помимо предпускового подогрева у них есть другие задачи. Некоторое время после запуска свечи продолжают функционировать, чтобы улучшить условия для смесеобразования и обеспечить более полное сгорание топлива.
Пока мотор не прогрелся, этим поддерживается его устойчивая работа, снижается дымность и содержание токсичных веществ в выхлопных газах. На дизеле с сажевым фильтром свечи накаливания включаются не только при запуске, но и при прогретом до рабочих температур состоянии двигателя — это обязательное условие для начала автоматической регенерации сажевого фильтра.
Как они это выдерживают?
Кроме свечей накаливания, по одной на каждый цилиндр, система предпускового подогрева состоит также из блока управления, реле включения и температурного датчика, однако именно свечи выходят из строя чаще всего. Почему?
При запуске наконечник свечи за несколько секунд раскаляется до 1000 градусов, а в керамических свечах — до 1350 градусов. Какой материал способен выдержать такие нагревы бесконечно?
Кроме тяжелых условий работы на срок службы влияет торговая марка, которая отражает качество изготовления свечей. Однако даже в случае использования качественных изделий риск выхода свечей из строя существенно увеличивается, если они отработали 80-100 тыс. км.
Сложной конструкцию свечей не назовешь. В общем виде это корпус, нагревательный элемент, или — другое название — калильная трубка со спиралью внутри, клемма для присоединения электропроводки.
Спираль в калильной трубке плотно упакована в спрессованный порошок, который изолирует витки от короткого замыкания и предохраняет от вибраций. Такое устройство до минимума сокращает число причин, которые приводят к преждевременной неисправности свечи.
Почему выходят из строя?
Чаще всего способствует выходу из строя раньше срока перегрев калильной трубки. Причины — слишком ранний момент впрыска топлива либо форсунка из-за засорения распылителя коксом начинает неправильно распылять топливо, и тогда на калильный штифт его попадает много. Такая свеча прослужит меньше, чем могла бы.
Гораздо реже, как уверяют специалисты, спираль может перегореть из-за залипания реле и слишком долгой в этой связи подачи электропитания. И это же возможно, если из-за разрядившегося аккумулятора двигатель запускают от внешнего источника энергии при слишком большом напряжении.
Как о том говорилось, не факт, что с неработающими свечами двигатель не удастся завести. Многое зависит от конструкции конкретного мотора, температуры в момент запуска, компрессии в цилиндрах и других факторов.
Зато лишь одна вышедшая из строя свеча в дизеле с сажевым фильтром не позволит включиться автоматической регенерации. Ничего хорошего сажевому фильтру это не сулит.
Негативные последствия неисправности только этим не ограничиваются. Чтобы за счет лишь одного давления в конце такта сжатия воздух в камере сгорания начал разогреваться до температуры, превышающей температуру самовоспламенения паров дизтоплива, при каждой попытке запуска стартеру придется раскручивать коленвал гораздо дольше. Ему и аккумулятору такой труд жизни не добавит.
Также ухудшаются условия смазки трущихся деталей в цилиндре с отказавшей свечой. Неиспарившаяся часть холодного дизтоплива попадает на стенки цилиндров, где разжижает и смывает масляную пленку. Несгоревшее топливо, попавшее в масло, вызывает его более быстрое старение.
После запуска двигатель с неработающей свечой из-за пропусков воспламенения какое-то время «троит». При этом из выхлопной трубы наряду с отработавшими газами появляется дым.
Нельзя сказать, что это однозначный признак выхода свечей накала из строя. У неровной работы мотора и дымления могут быть другие причины, однако свечи как минимум желательно проверить.
Пожалуйста, без «лома»
Не будем вдаваться в подробности, как это делается, каким бы увлекательным ни казался такой рассказ желающим самостоятельно выяснить, в каком состоянии свечи накаливания в их автомобиле.
Не будем углубляться и в вопросы замены свечей своими руками, несмотря на то что эта нехитрая на вид процедура может запросто превратиться в захватывающий триллер, если окажется, что старые свечи не желают выкручиваться, а после приложения силы и вовсе обламываются.
Скажем лишь, что, если доведется столкнуться со свечой, не поддающейся выкручиванию, метод «против лома нет приема» применять противопоказано. Специалисты СТО, которые знают, чем это обычно заканчивается, рекомендуют не жалеть WD40, выкручивать свечу на хорошо прогретом двигателе, поворачивая ее вперед-назад. Не получается — дать мотору остыть, не жалеть WD40, снова прогреть мотор, опять крутить свечу туда-обратно — и так до бесконечности. Иногда помогает.
А если это не поможет либо свеча разрушилась, в результате чего одна ее часть все-таки осталась в головке цилиндров? Чтобы не усугубить ситуацию, которая усложнит дальнейшие действия по извлечению свечи или ее обломка, лучше обратить к специалистам, имеющим инструмент и приспособления, предназначенные для этой работы. Мастера есть, их нужно только найти.
Рассматривать вопросы демонтажа, а также последующей установки новой свечи — значит бежать далеко впереди паровоза, ведь, чтобы заменить свечу, для начала надо купить ей замену. А свечи бывают разные по типу — для предкамерных и вихрекамерных дизелей, для моторов с непосредственным впрыском — и отличаются мощностью и временем нагрева до рабочей температуры.
Поэтому замена должна быть адекватной. В противном случае свечи будут разогреваться лишь частично или вообще не станут работать.
Точную информацию, какие свечи используются в конкретном двигателе, следует искать в инструкции по обслуживанию и ремонту, в каталогах взаимозаменяемости свечей производства разных компаний. При отсутствии данных образцом может служить свеча, которой ищется замена.
Хотя при неисправности одной свечи менять все свечи в двигателе комплектом необязательно, желательно все-таки на покупке не экономить. Если в результате длительной эксплуатации комплекта свечей накаливания из строя выходит одна из них, это можно считать сигналом, что ресурс остальных, скорее всего, почти исчерпан, долго они не прослужат, а значит, придется снова лезть в мотор.
В какую сумму в рублях обойдется покупка свечей накаливания отдельных марок для некоторых распространенных автомобилей, можно узнать из таблицы. В ней также приведен диапазон цен от минимума до максимума среди свечей, найденных в предложениях о продаже.
| Flennor | NGK | Bosch | Denso | Beru | ||
| BMW X5 E70 3.0D | 10 | 18 | 18 | 18 | 20 | 10-31 |
| Opel Astra H 1.3 CDTI | 8 | 15 | 16 | 19 | 23 | 8-23 |
| Peugeot 807 2.0 HDI | 8 | 23 | 17 | 17 | 23 | 8-25 |
| Renault Megane III 1.5 dCi | — | 26 | 35 | 40 | 26 | 14-40 |
| VW Passat B7 2.0 TDI | 12 | 19 | 20 | 21 | 24 | 12-53 |
Фото автора и из открытых источников
Автобизнес
Что такое свечи накаливания в машине и зачем они нужны?
Для работы зажигания необходимы электрические свечи, поджигающие пары бензина в камерах сгорания. Однако для дизельных моторов они не нужны — в них применяются свечи накаливания. Почему?
Свечи зажигания необходимы для бесперебойной работы бензинового двигателя. В верхней точке хода поршня при максимальном сжатии топлива с воздухом свеча выдает искру, и происходит подрыв смеси с образованием газов, которые заставляют поршень двигаться вниз и толкать коленвал. Машина выполняет работу. Однако у дизельных моторов сгорание топлива устроено по-другому. В таких двигателях нет свечей зажигания. Солярка взрывается сама, как только впрыскивается в камеры сгорания со сжатым воздухом. Смесь воспламеняется мгновенно только от давления и заставляет поршень двигаться вниз.
Однако и дизельные моторы имеют свечи. Как они устроены и для чего нужны?
Раскалить мотор
Работа дизельного мотора отличается от бензинового. Во время цикла сжатия в камерах сгорания сжимается не топливная смесь, а воздух, который при росте давления нагревается и готовится принять распыленную солярку. После впрыскивания топлива оно мгновенно смешивается и взрывается. Однако при минусовых температурах простого сжатия воздуха в цилиндрах уже недостаточно, чтобы нагреть воздух. Топливо уже не может самовоспламениться. Сколько ни прокручивай коленвал стартером — смесь не взорвется, и двигатель не заведется. Поэтому для холодного запуска дизельного агрегата используют так называемые свечи накаливания.
Столь необычное название отражает суть работы этого устройства. Свечи не выдают искру, а выступают как предпусковые нагревательные элементы для подготовки камер сгорания и воздуха к последующему запуску силового агрегата.
Как работает свеча?
Первые калильные свечи изготавливались с открытой спиралью и напоминали кипятильник. Сейчас используется иная конструктивная схема свечи. Нагревательный элемент запаян в керамический наконечник, заполненным оксидом магния. Этот материал может разогреваться добела и быстро нагревает камеры сгорания.
Кончик стержня находится ровно в том месте камеры сгорания, где образуется завихрение смеси при впрыске топлива форсункой.
При включении зажигания в морозную погоду электронный блок управления двигателем активирует свечи и ждет, пока они не прогреют до высоких температур камеры сгорания. Через пару-тройку секунд свечи раскаляются и быстро повышают температуру сжимаемого воздуха до рабочих значений. В итоге мотор способен работать даже при очень низких температурах.
Свечи-рекордсмены
Именно поэтому в морозы нельзя сразу запускать дизельный двигатель. После включения зажигания необходимо выждать несколько секунд, пока отработают свечи накаливания, и только затем поворачивать ключ в положение «Старт».
В этом случае холодный запуск пройдет без проблем, если, конечно, в бак залита качественная зимняя солярка.
Время прогрева первых свечей накаливания в 1920-е годы составляло бесконечные 180 секунд. В морозы водитель должен был ждать целых 3 минуты, пока свечи достигнут рабочей температуры. Современные свечи накаливания со стальным стержнем полностью раскаляются менее чем за 10 секунд. Более дорогие варианты раскаляются до 800–1000 градусов за рекордные 4 секунды. Ставятся они в основном на легковые премиальные автомобили.
Свечи с керамическим стержнем еще эффективнее и могут прогревать мотор за 2 секунды, достигая в начальный период работы максимальной температуры в 1350 градусов.
Свечи накаливания
Свечи накаливания представляют собой электрические нагревательные элементы в камере сгорания автомобильного дизельного двигателя внутреннего сгорания. Свеча накаливания представляет собой металлическое устройство в форме карандаша с нагревательным элементом на конце.
История свечи накаливания
Свечи накаливания дизельных двигателей, как устройства облегчающие пуск двигателя внутреннего сгорания, впервые были использованы в 1929 году.
Глава 19 ПДД РБ. Остановка и стоянка транспортных средств
Первые свечи накаливания были очень простыми. В качестве резистора использовался очень толстый, выдерживающий высокие температуры провод, скрученный в одну или несколько катушек. Обычно это были свечи накаливания низкого напряжения, соединенные последовательным соединением. Свечи накаливания работали очень медленно, и воздействие продуктов сгорания сокращало их срок службы, а также, если одна из свечей накаливания перегорала, вся цепь прерывалась, а работающие свечи накаливания становились совершенно бесполезными.
Техническое развитие дизельных двигателей требовало более быстрых и надежных свечей накаливания, способных работать с более высоким напряжением и питаемых через параллельное соединение. Решением была свеча накаливания в оболочке, где резистор был сделан из тонкой проволоки, свернутой в множество катушек, помещенной внутрь железной трубки, приваренной к одной стороне и заполненной изолирующим порошком. Затем трубка была помещена внутрь железного корпуса, как старые свечи накаливания с внешним резистором. Это был конец 1970-х. Эти свечи накаливания легли в основу современной технологии производства, которая используется до сих пор,но сейчас она более усовершенствована. Свечи накаливания этого типа имели трубку диаметром 6 мм, использовались на европейских автомобилях и имели революционное время запуска 17 секунд.
Глава 18 ПДД РБ. Движение в жилой и пешеходной зонах, на прилегающей территории
В 80-х годах производители свечей накаливания и двигателей сосредоточились на ускорении работы систем предварительного подогрева. В эти годы родились сверхбыстрые свечи накаливания с потрясающими характеристиками. Они были способны запускать дизельный двигатель менее чем за 10 секунд.
Свеча накаливания дизельного двигателя
В 90-х годах европейское сообщество ввело в действие новые правила по ограничению выбросов загрязняющих веществ транспортными средствами. Согласно новому правилу, свечи накаливания должны были запускаться на этапе предварительного нагрева, а затем оставаться теплыми в течение более продолжительного времени (около 90 секунд), чтобы помочь двигателю лучше сгорать в холодном состоянии. Новая система, называемая пост-нагревом, была очень успешной в ограничении выбросов загрязняющих веществ, но требовала очень больших усилий для свечей накаливания. Все производители должны были найти новые технологические решения, чтобы соответствовать требованиям нового законодательства. Свечи накаливания с двойной нитью стали лучшим решением для определенных условий работы, но патент производителя Beru ограничивал доступ к этой технологии.
Японское решение новой проблемы регулирования загрязнения сильно отличалось от решения, принятого европейскими производителями двигателей и свечей накаливания. Они назвали это QGS (Quick Glow System), где свечи накаливания были простыми низковольтными моноволоконными свечами накаливания без какой-либо возможности регулирования температуры. Релейный блок был ядром системы, способным выдерживать напряжение свечи накаливания при напряжении 12 В в течение очень короткого времени предварительного нагрева (около 3 секунд), а затем снижать прикладываемое напряжение до 6 вольт, чтобы свеча накаливания оставалась теплой в течение более длительного промежутка времени последующего нагрева.
Глава 17 ПДД РБ. Движение по автомагистрали
Следующей является система Istant Start Sistem (ISS), которая представляет собой новейшую технологию свечей накаливания, применяемую в дизельных двигателях. Это та же старая концепция QGS, но с новыми современными электронными технологиями. Свечи накаливания предназначены для работы при низком напряжении. Им на пару секунд дают напряжение 12-13 В, а затем нагревают за счет низкого напряжения или скачков напряжения 13 В. Каждая свеча накаливания имеет уникальный подводящий трубопровод и датчик температуры, сообщающий контроллеру значение температуры в камере сгорания. Свечи накаливания с предварительным нагревом также используются для оптимизации сгорания, предотвращения вибраций и дисбаланса двигателя во время работы двигателя. ISS второго поколения включает в себя фланец резистора, который нагревает воздух, поступающий в цилиндры, и способствует лучшему сгоранию и снижению выбросов загрязняющих веществ.
Конструкция свечи накала
Конструкция свечи накала
Свеча накаливания представляет собой металлический либо керамический стержень.
Глава 16 ПДД РБ. Железнодорожные переезды
Основным элементом металлической свечи накаливания является нить накаливания, которая вдавливается в стальную трубку с изоляционным порошком. В качестве изоляционного порошка в большинстве случаев используется спрессованный оксид магния. Сама нить накаливания состоит из двух частей. Первой составной частью нити накала является нагревательная спираль. Она изготавливается из высоколегированной стали, сопротивление которой не зависит от температуры. Второй составной частью свечи накаливания является регулирующая обмотка. Регулирующая обмотка изготавливается из материала, сопротивление которого увеличивается с увеличением температуры. Когда свеча накаливания холодная, она очень быстро нагревается. В то же время когда начинает увеличиваться температура на регулирующей обмотке, сама свеча накала наяинает остывать.
Металлические свечи накала доступны в двух вариантах исполнения. Свеча накаливания бортового напряжения с рабочим напряжением 11 вольт и так называемые низковольтные свечи накаливания с рабочим напряжением менее 11 вольт. В 2006 году свечи накаливания с бортовым напряжением обеспечивали время нагрева примерно от 6 секунд до 850 °C.
Свечи накаливания в дизельном двигателе
Еще более короткое время нагрева возможно с помощью низковольтных свечей накаливания. При нагревании эти свечи накаливания могут активироваться при напряжении выше их рабочего уровня. Напряжение, которое снижается после нагрева, генерируется бортовым напряжением с помощью электронного блока управления временем накала посредством широтно-импульсной модуляции . Это позволяет достичь времени нагрева от 3 с до 1000 ° C.
Глава 15 ПДД РБ. Преимущество маршрутных транспортных средств
Свечи накаливания с нагревательными проводниками с керамическим покрытием были разработаны для сочетания сильного теплового удара и воздействия коррозии горячим газом. Обычно керамические свечи накаливания изготавливаются из нитрида кремния. Для двигателей современных легковых автомобилей с низкой степенью сжатия также требуются свечи накаливания, допускающие максимальную температуру до 1300 ° C и длительное время накаливания без старения при температуре более 1150 °C. Стремление к мгновенному запуску, как у бензинового двигателя, даже при очень низких температурах, требует скорости нагрева до 600 К / с( 330 °C/сек ) . Это возможно с керамическими свечами накаливания NHTC (New High Temperature Ceramic).
Основное преимущество керамических свечей накаливания заключается в том, что падение температуры накаливания, которое часто наблюдается в металлических свечах накаливания из-за старения, практически не вызывает постепенного ухудшения характеристик холодного пуска и холодного хода. Даже при очень высоких температурах отжига 1200 ° C температура отжига обычно снижается менее чем на 50 К после 3000 часов работы.
Глава 14 ПДД РБ. Пешеходные переходы и остановочные пункты маршрутных транспортных средств
Принцип работы свечи накала
Свечи накала дизельного двигателя
В автомобилях с дизельным двигателем старого поколения, в отличие от автомобилей с бензиновым двигателем, для «холодного запуска» водитель не просто поворачивал ключ в положение «пуск». Вместо этого водитель для начала должен активировать свечи накаливания, для предварительного разогрева воздуха в камере сгорания до рабочей температуры. В ранних дизелях во впускном коллекторе использовалась свеча накаливания типа «Термостарт». Для достижения рабочей температуры ей требовалось около 20 секунд, и водителю транспортного средства приходилось вручную рассчитывать (или угадывать) время истечения подогрева.
Со свечами накаливания внутри цилиндра технологические усовершенствования включали сигнальную лампочку на приборной панели, указывающую, как долго должен длиться предварительный нагрев. Фаза предварительного нагрева также автоматически активируется, когда водитель поворачивает ключ в первое положение. Реле включает свечи накаливания пока и они работают пока на комбинации приборов горит сигнальная лампа. Этот процесс называется «предварительный нагрев» или «накаливание».
Глава 13 ПДД РБ. Проезд перекрестков
Развитие технологий позволило вносить некоторые усовершенствования в предварительный подогрев. Многие современные дизели автоматически активируют свои свечи накаливания, когда водитель отпирает замки автомобиля или открывает дверь автомобиля, что упрощает процесс и сокращает время, которое водитель должен тратить перед запуском двигателя.
В случае свечей накаливания, установленных в цилиндрах, по истечении заранее установленного времени реле свечи накаливания выключает световую индикацию «ожидания пуска» на приборной панели и отключает предварительный нагрев. Этот цикл обычно длится от 2 до 5 секунд. Затем водитель переходит к повороту ключа в положение «старт». Так же реле может отключать свечи накаливания уже после запуска двигателя и периодически их включать в зависимости от рабочей температуры двигателя. Такие вариации работы программируются в блоке управления двигателя.
Глава 12 ПДД РБ. Обгон, встречный разъезд
Типичные неисправности свечей накала
Естественное старение свечи накаливания дизельного двигателя
Свечи накаливания являются такими элементами дизельного двигателя, которые отвечают за правильный запуск и правильную работу дизельного двигателя на холостом ходу. Проблемой является то, что при температуре выше 0 °C неисправности свечей накаливания никак не проявляются, так как для воспламенения рабочей смеси подогрев воздуха не требуется. Как правило то, что свечи накала неисправны выясняется в первые заморозки. Когда автомобиль начинает трудно заводиться или вообще не заводится. То есть если температура воздуха окружающей среды снизилась до минуса и автомобиль начал плохо заводиться значит необходимо проверить исправность свечей накаливания.
Большинство типичных естественных причин выхода из строя или неправильной работы свечей накаливания связано именно с нагревательным стержнем. Очень распространены случаи выхода из строя свечей накаливания в результате естественного старения. Срок службы этих частей дизельного двигателя составляет около 100 000 километров пробега или 5 — 7 календарных лет с момента производства. В результате естественного старения при эксплуатации значительно увеличивается сопротивление нити накаливания или вовсе происходит разрыв цепи при котором свеча перестает выполнять свои функции.
Так же свечи накаливания очень боятся механических повреждений. Если свеча получает механические повреждения, то ее установка уже нецелесообразна. При наличии повреждений на стержне(даже микротрещин) в ходе эксплуатации при огромных температурах очень велика вероятность ее неправильной работы, вплоть до саморазрушения.
Глава 11 ПДД РБ. Скорость движения транспортных средств
Проверка свечей накаливания
Проверка свечи накаливания
Способов проверки свечей накаливания достаточно много. Самым надежным способом проверки является демонтаж свечи и проверка ее с помощью автомобильного аккумулятора на нагрев. Для этого необходимо взять провод, один конец которого будет находиться на плюсовой клемме автомобильного аккумулятора, а другой — на соединительной шпильке. С помощью пласкогубцев (или другого рода зажима, чтобы не обжечь руки) поднести и дотронуться корпусом до минусовой клеммы. Свеча должна разогреться до красного состояния. Это будет свидетельствовать о правильной работе свечи накала. Если свеча разогревается слабо, или вообще не разогревается, — значит данная свеча подлежит замене.
Демонтаж свечей накаливания является довольно трудоемким делом, в ходе которого, не имея опыта, можно легко ее заломать и тогда начинаются более серьезные трудности. По-этому демонтажа свечей обычные пользователи стараются избегать и применяют более простые методы проверки. Если конструктивные особенности автомобиля позволяют взглянуть на свечу через отверстие под форсунку, то некоторые специалисты рекомендуют выкручивать ее. Правда для проверки свечей уже будет необходимо два человека и процедура проводится следующим образом. Выкручивается топливная форсунка и первый человек наблюдает в отверстие, а второй переводит ключ зажигания автомобиля в первое положение находясь в салоне. В момент поворота ключа(или пока на приборной панели горит индикационная лампа) первый сотрудник должен наблюдать разогревание до красна нагревательного стержня. Если разогрев слабый, или его нет вовсе, свеча подлежит замене.
Глава 10 ПДД РБ. Расположение транспортных средств на проезжей части дороги
Остальные способы проверки свечи накала сводятся к проверке на целостность нити накала. Для проведения такой операции необходимы либо провода с лампочкой, либо мультиметр.
В случае с наличием мультиметра, он выставляется на прозвон. Проверяется наличие звукового сигнала замыканием контактов мультиметра. Если мультиметр издает звуковой сигнал — значит он готов к работе. Один контакт мультиметра прикладывается к соединительной шпильке, а другой к корпусу двигателя. Если мультиметр издает звуковой сигнал — нить свечи накаливания целая, а в противном случае свечу необходимо заменить.
При отсутствии мультиметра целостность нити накаливания можно проверить с помощью лампочки и проводов. Для этого необходимо иметь лампочку соединенную между двумя проводами и заряженный автомобильный аккумулятор. Один конец провода отправляется на плюсовую клемму подключенного автомобильного аккумулятора, а другой на соединительную шпильку свечи накаливания. Если лампочка в соединенной цепи загорается — нить свечи находится в исправном состоянии, а в противном случае ее необходимо заменить.