Система зажигания. О свечах. Проблемы искрообразования.

Один из самых важных элементов влияющих на работу двигателя - это свечи зажигания. Работа свечи являются заключительным этапом работы всей системы зажигания. Свеча, по сути своей, является разрядником, между электродами которого проскакивает искра, которая необходима для воспламенения топливовоздушной смеси. Нет искры - нет воспламенения. Плохая искра влечет за собой потерю мощности, повышение расхода, вибрации, увеличение токсичности выхлопа, затруднение запуска двигателя и прочие неудобства.

Проследим, как появляется искра.
В нужный момент по высоковольтным проводам с катушки зажигания на центральный электрод свечи подается высокое напряжение. Воздух в зазоре между электродами ионизируется и формируется искра, которая проскакивает между центральным и боковым "земляным" электродом. Напряжение необходимое для образования искры колеблется от 4 до 28 тысяч вольт и зависит от воздушного зазора между электродами, компрессии и нагрузки на двигатель. Чем больше зазор, выше нагрузка или больше компрессия, соответственно выше нужно напряжение. Длительность искры - миллисекунды, но этого достаточно для воспламенения смеси.

Момент образования искры совпадает с положением поршня, когда он приближается к верхней мертвой точке (ВМТ) такта сжатия. На большинстве двигателей, искра происходит на несколько градусов раньше ВМТ. Если искра происходит слишком рано, то давление в цилиндре быстро растет и достигает пика, а поршень не успевает "убежать". В соответствии со школьными законами Физики создаются благоприятные условия для неконтролируемого взрыва смеси - "детонации". Мощность двигателя понижается. Детонация слышна как звон (говорят: "пальцы звенят"). А если искра происходит с запозданием, давление в цилиндре растет слишком поздно в цикле, и тоже имеет следствием потерю мощности. Выбором времени подачи искры управляют компьютер и модуль зажигания (коммутатор), а не свечи зажигания, так что проблема неверного опережения зажигания указывает на проблему модулей или датчиков.

Если двигатель механически исправен, нормально вращается стартером, и не заводится - в первую очередь нужно проверять искру. Отсутствие искры говорит о неисправности в системе зажигания. Потребуется ремонт системы, возможно замена какого-то элемента: датчика, коммутатора, распределителя зажигания, проводов и т.д.

Ну а если же двигатель заводится, но работает не ровно, дёргается, пропускает зажигание, тогда возможно неисправна одна или несколько свечей или высоковольтных проводов. Для диагностики такого рода неисправности лучше всего использовать высоковольтный осциллограф. Повышенное напряжение на одной из свечей говорит о повышенном сопротивлении провода или резистора свечи, отсутствии надежного контакта на проводе или большом зазоре электродов свечи. Пониженное напряжение на свече говорит о маленьком зазоре или пробитой свече, либо о пониженном сопротивлении провода.

Вместо осциллографа (при отсутствии оного, в домашних условиях, или если говорить об американских технологиях) то можно использовать китайскую жидкокристаллическую отвертку-индикатор за 10 рублей :). При определенном навыке использования прибора можно сравнить высокое напряжение на проводах. После чего надо заменить свечи (на новые или поменять местами старые) и сравнить уровень напряжения. После этой процедуры можно сделать вывод об исправности высоковольтных проводов и контактов. Вот такая диагностика...

Загрязнение свечи - это причина номер один, почему надо регулярно заменять свечи зажигания. Ещё одна - электроды вырабатываются со временем, и зазор увеличивается. А это как мы уже знаем, увеличивает напряжение искрообразования (примерно на 500 вольт на 10000 км.). В некоторых случаях это вызывает перегрузки системы зажигания, пробой катушки, проводов или выход из строя коммутатора.

Но в большинстве случаев свечи загрязняются раньше, чем они износятся.

Единственная загрязненная свеча зажигания - это плохие новости. :(
И не только потому, что может уменьшить мощность четырех цилиндрового двигателя до 25%. Загрязненная свеча, несомненно, вызовет увеличение потребления топлива! Также увеличится и токсичность выхлопа. А этого может быть вполне достаточно, чтобы вызвать отказ датчиков контроля эмиссии.
Свеча загрязняется, если топливные или масляные отложения нарастают на её электродах. Керамический изолятор вокруг центрального электрода препятствует напряжению находить короткий путь между центральным электродом свечи и основанием. Отложения же могут сформировать здесь благоприятную дорожку для пробоя на землю, не давая искре проскакивать между электродами. Отложения вокруг внешнего электрода у основания или между электродами могут сформировать барьер или мост, который также препятствует искре нормально образовываться.

Загрязнение свечей может стать регулярной проблемой, если двигатель "ест" масло. Изношенные маслосъемные колпачки и направляющие клапана позволяют маслу попадать в камеру сгорания. Тяжелые наросты жирных черных отложений на свече и на впускном клапане укажут на это. Изношенные или сломанные кольца, или повреждение стенок цилиндров могут также позволить маслу попадать в камеру сгорания и формировать зольные отложения на свечах.

Долгая работа двигателя в режиме холостого хода и/или так называемый "докторский режим" (это когда совершаются поездки на короткие расстояния, толком не прогревая двигатель так, как доктор ездит от пациента к пациенту) могут также привести к быстрому наращиванию топливных отложений. Это происходит, потому что свечи никогда не становятся достаточно горячими, чтобы сжечь отложения. Порошкообразные черные отложения на свечах могут произойти от "углеродистого загрязнения". Основная причина - богатая топливная смесь.

На старых карбюраторных двигателях, проблемой могла бы быть сломанная или подклинившая дроссельная заслонка. На впрысковом двигателе, проблемой мог бы быть прохудившийся инжектор, или мертвый датчик кислорода или какой датчик температуры, который, дает неверные данные, тем самым не позволяет входить в нормальный режим и правильно дозировать топливную смесь.

Осмотр старых свечей может рассказать не только о причине загрязнения, но и других проблемах двигателя типа раннего зажигания и детонации. Оплавленный или сильно разрушенный электрод могут быть результатом калильного зажигания, перегрева двигателя, низкооктанового топлива, или слишком низкого калильного числа свечи.

Калильное число свечи зажигания определяет, насколько горяча свеча во время работы. Если калильное число будет подобрано правильно, то при нормальных условиях движения свеча будет достаточно горячей чтобы сжечь загрязняющие отложения. Электроды неправильно подобранной свечи могут нагреться слишком сильно и стать источником воспламенения без искры, вызывающего "калильное зажигание" и детонацию. Если же калильное число свечи слишком высоко для данного двигателя, то на электродах и изоляторе будут нарастать недожженные отложения. Поэтому всегда следуйте рекомендациям изготовителя транспортного средства, выбирая свечу зажигания. Две свечи, как может казаться, идентичные снаружи могут иметь разные характеристики.

Бывают ситуации, которые могут потребовать немного более горячей или холодной свечи, чем рекомендовано производителем. Переход к немного более холодным свечам может помочь уменьшить их загрязнение в старом двигателе, двигателе который "ест" масло, или в двигателе, который много времени работает в режиме холостого хода или используется для коротких поездок без прогрева. Но если штатные свечи чистые, наверное, не надо использовать более горячие свечи. Увеличится риск калильного зажигания и детонации.

При нагруженной работе двигателя (гонки, большие нагрузки или  высокие обороты длительное время), переход к немного более горячим свечам может уменьшить возможность калильного зажигания и детонации. Однако, в этом случае, более горячая свеча может увеличить вероятность загрязнения  в режиме холостого хода и низких скоростях и нагрузках.

Многие из сегодняшних свечей зажигания имеют очень широкий диапазон рабочей температуры. Изготовители свечей используют медный, платиновый или иридиевый центральный электрод. Медь - превосходный проводник высокой температуры, так что изолятор может быть разработан так, чтобы быть горячим и сжигать отложения и не становиться слишком горячим под увеличенными нагрузками, так, чтобы вызвать калильное зажигание или детонацию.

Рекомендованный интервал замены  стандартных свечей зажигания обычно каждые 30 000 - 45 000 километров. При использовании некачественного бензина, он сокращается до 15000 км.  "Китайские" свечки следует менять значительно чаще. Современные качественные свечи имеют специальные износостойкие электроды, сделанные из платины, иридия, никеля или других экзотических сплавов, которые минимизируют эрозию электрода. Такие свечи ходят 60 000 - 100 000 километров с маленьким износом электрода. Всё же и такие модные свечи могут загрязняться, если двигатель  "ест" масло или много времени работает в режиме холостого хода. Платиновые свечи - хорошая модернизация для многих двигателей, но, возможно, не лучший выбор для старого двигателя.

Согласно информации  одной из фирм  изготовителей свечи, платиновые электроды работают более горячими, чем стандартные электроды. Это может увеличить риск калильного зажигания и детонации в некоторых турбинных двигателях. В таких случаях, стандартные свечи с более низким калильным числом будут работать лучше.

Существуют свечи с разнообразными конфигурациями электрода. Это несет определенные выгоды, в каждом случае свои: уменьшенный износ электрода, или улучшенная надежность воспламенения. Такие свечи часто продаются как "PREMIUM" или "PERFORMANCE" по цене до 200-350 рублей за штуку. Некоторые из таких свечей имеют по несколько боковых электродов (два, три или четыре электрода от основания). Свечи зажигания с больше чем одним электродом производят одну искру за цикл воспламенения, как и обычные. Плюс здесь в возможности выбора направления искры. Вероятность получения хорошей искры, по крайней мере, на один из электродов выше, отсюда улучшенная надежность воспламенения. Наличие больше чем одного "земляного" электрода также распределяет износ и уменьшает эрозию электрода и рост зазора со временем. Некоторые такие свечи также испытывают самоочищающийся эффект, потому что поперечное направление искры помогает сжигать отложения на изоляторе.

Обычно свечи "PREMIUM" стоят того, чтобы платить за них дополнительные деньги. Они могут обеспечить больший срок службы свечи, уменьшать потребность в обслуживании или улучшать качество воспламенения. Во многих переднеприводных автомобилях и микроавтобусах с двигателями V6 очень трудно (читай дорого) заменить свечи. Установка свечей с долгим сроком службы в этом случае может быть выгоднее. Свечи "PERFORMANCE", которые уменьшают пропуски зажигания, могут улучшить качество управления двигателем, и увеличить его эффективность. Никакая свеча зажигания не может создать мощность из ничего, но повышенная надежность воспламенения может минимизировать любую потерю мощности из-за осечки.

Когда производится замена свечей на двигателях с алюминиевыми головками цилиндра, не рекомендуется выворачивать их, пока двигатель не охладился. Это уменьшает риск повреждения нитей резьбы в головке. Не смазывайте резьбу свечи перед установкой. Во-первых, можно перетянуть свечу, во-вторых, ухудшится электрический контакт, в-третьих, резьба на свечах зажигания, разработанных для алюминиевых головок, уже предварительно покрыта специальным токопроводящим составом ещё и уменьшающим риск её повреждения.

То, насколько свечи должны быть затянуты, зависит от размера свечи и типа посадочного места. Свечи зажигания с прокладками требуют большего усилия, чем с уплотнением на конус. Всегда следуйте рекомендациям изготовителя транспортного средства по моментам затяжки свечей и регулировке зазора.

Наконец, обратите особое внимание на состояние высоковольтных проводов зажигания и надсвечников при замене свечей. Утерянные уплотнения надсвечников или поврежденные провода могут вызвать пропуски зажигания. Кроме того, удостоверьтесь, что кабели должным образом разведены и закреплены, чтобы избежать проблем пробоя и контакта с горячим выпускным коллектором.

"Из искры возгорится пламя!"  :)