Даешь искру! Обзор свечей зажигания

Свеча работает просто в чудовищном окружении. Температура газа в камере сгорания несколько раз в секунду меняется от +70°С при наполнении смесью до 2000–2700°С при вспышке топлива. Наружная же часть свечи всегда находится «на улице». Давление при вспышке подскакивает до 60 кг/см2. Беспрерывная вибрация и электрические разряды напряжением 25–40 тысяч В дополняют картину тяжких условий существования свечи. А ведь работать она должна долго и безупречно, иначе засбоит двигатель.

Но не только неисправность свечи становится причиной неустойчивой работы двигателя – неправильный ее подбор тоже может заставить мотор биться в лихорадке. Между тем купить правильные свечи совсем нетрудно. Для этого надо знать присоединительные размеры свечи, ее калильное число и наличие встроенного резистора. С размерами все ясно – диаметр и длина резьбовой части должны быть такими, чтобы свеча хорошо стала на место, не выступала в камере сгорания и не пряталась в колодце, то есть электроды должны находиться прямо в камере. С резистором вопросов тоже нет: в старых моделях его часто устанавливали в трамблер, сейчас же почти повсеместно он встроен прямо в свечу. Резистор нужен для подавления помех радиоприема, без него приемник будет немилосердно трещать не только у вас, но и у соседей по потоку.

Немного сложней обстоит дело с калильным числом свечи. Что это такое? Собственно, это число отражает важнейшее свойство свечи, от которого зависит температура возникновения калильного зажигания, а оно, в свою очередь, может наступить при перегреве свечи, когда ее части нагреваются так сильно, что воспламеняют топливную смесь. Калильное зажигание часто приводит к прогоранию клапанов и поршней, разрушению свечи и выпаданию их в камеру сгорания, а это как правило заканчивается серьезным ремонтом двигателя. Температура калильного зажигания зависит от степени сжатия в камере сгорания, качества бензина, конструкции самой свечи и правильности настройки двигателя. Диапазон температур нагрева рабочих поверхностей свечи для разных двигателей – от 500 до 900°С. Именно поэтому и выпускаются свечи с разным КАЛИЛЬНЫМ ЧИСЛОМ. Само по себе калильное число – это отвлеченная величина, суть ее в том, что она пропорциональна давлению, при котором в цилиндре специальной моторной установки возникает калильное зажигание. Чем больше это число, тем свеча устойчивей к высоким температурам, такую свечу принято называть холодной. Казалось бы, ставь самую холодную свечу – и вся недолга, мотор будет работать как часы. Однако на деле получается немного сложнее. Если свеча чересчур холодная, на ней будет активно оседать нагар, и в конце концов дело дойдет до электрического пробоя – свеча перестанет работать. Более горячая свеча самоочищается при работе – нагар попросту сгорает. Самый простой способ выбора свечи очевиден – ее калильное число должно строго соответствовать рекомендации производителя двигателя. Впрочем, если производитель допускает применение свечей с неким диапазоном калильного числа, имеет смысл летом ездить с более холодными свечами, а зимой – с более горячими.

От классики до модерна

Классический вариант свечи содержит стальной корпус с резьбой и шестигранником, изолятор с центральным электродом, образующим искровой зазор с боковым электродом. То есть по конструкции устройство довольно простое. Но несмотря на это модернизация не прекращается и существует несколько типов свечей.

Самые распространенные способы классификации на сегодняшний день – по числу боковых электродов и применяемым материалам. Можно разделить свечи на одноэлектродные и многоэлектродные, это первая классификация. На гоночных автомобилях и в роторных двигателях используются свечи вообще без бокового электрода, с одним центральным, с технологией полуповерхностного разряда, когда искра идет от центрального электрода на металлический корпус, скользя по изолятору. Такая конструкция обеспечивает более надежное воспламенение смеси, однако технология производства настолько сложна, что свечи стоят запредельно дорого.

Если же говорить о массовом производстве, то чаще всего применяются одноэлектродные и как альтернатива 2-, 3-, 4-электродные. Кстати, ошибочно полагать, что в процессе их работы образуются две, три и четыре искры одновременно. Искра всегда одна, просто бьет она по разным боковым электродам, от чего искрообразование становится устойчивее. 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.

Далее можно классифицировать свечи по строению центрального электрода и применению материалов. Основной тип – где электрод исполнен из никеля, его диаметр 2–2,5 мм.

С созданием особо форсированных моторов пришлось искать материалы с более высокой эрозионной стойкостью. Так появились свечи с центральным электродом из платиновых сплавов. При изготовлении наконечника электрода из драгоценного металла удается уменьшить диаметр центрального электрода. Это существенно влияет на качество воспламенения смеси. И, наконец, третий вариант – применение иридия, самого тугоплавкого материала. Тогда центральный электрод становится совсем тонким, диаметр его составляет всего 0,6 мм, практически иголочка, наконечник которой сделан из драгоценного металла.

Кроме этого у каждого производителя есть свои ухищрения, свои ноу-хау. Так, например, для борьбы с нагаром используется М-образное или V-образное смещение, когда точка искрообразования специально сдвинута, чтобы воспламеняемость была эффективнее. Недавно появились свечи с наконечником в боковом электроде и т.д. Но все это лишь в незначительной степени влияет на работу свечи.

Менять будем?

Ресурс обычной свечи с никелевым центральным электродом при эксплуатации на полностью исправном и отрегулированном двигателе составляет порядка 10–15 тыс. км. Что за это время происходит? С каждой искрой отщепляются, выжигаются маленькие частички металла. Это так называемая электроискровая эрозия. В результате стачивается боковой электрод, из-за чего увеличивается зазор и ухудшается воспламенение рабочей смеси. У многоэлектродной свечи срок службы больше за счет распределения искрообразования. Два электрода – и свеча способна ходить 40 тыс. км, три – до 60 тыс., а вот дальнейшее увеличение не продлевает жизненный цикл, потому что неизбежно изнашивается и центральный электрод, для которого 60 тыс. км – это предел.

Если вместо никеля применяются драгметаллы, то срок службы также увеличивается, но вместе с ним и цена. Если покупателя все же не смутит высокая стоимость платиновой или иридиевой свечи (стандартная – до 100 рублей, а иридиевая – до 400 рублей), то вместе с ней он получит продленный срок службы, улучшенное воспламенение и как следствие бесперебойную работу двигателя.

Так что лучше – поставить дорогие или чаще менять дешевые? Если доступ к свечам не затруднителен, то проще ставить дешевые и чаще менять. Дело в том, что в России качество топлива оставляет желать лучшего, у нас до сих пор для увеличения октанового числа активно используются ферроценовые добавки. Поэтому многие автопроизводители в перечне регламентных работ прописывают одновременную замену масла, фильтров и свечей. В среднем, это составляет каждые 10 тыс. км для любых свечей, но касается только России. В Европе чаще всего межсервисный интервал для свечей зажигания совпадает с рекомендованным производителями свечей. И срок их службы может достигать 60 тыс. км пробега, а бывает, и 100 тыс. км. Такая практика есть у Mercedes-Benz и BMW.

Несколько слов о ферроцене, чем же он страшен? Налет откладывается на изоляторе свечи, и становится проводником, по которому происходит утечка тока. Эти отложения не сгорают, они могут только накапливаться. Достаточно один раз заправиться некачественным топливом, чтобы свеча вышла из строя уже через 100 км пробега. Почувствовать это можно лишь тогда, когда свеча успела нагреться до 450–600 градусов. При езде с определенной нагрузкой, например, по шоссе со скоростью 100 км/ч, при нажатии на педаль газа начинаются резкие подергивания. Если система зажигания отрегулирована правильно, можно быть уверенным, что искра уходит на корпус. В холодном состоянии это не проявляется.

Особо следует оговорить момент, когда двигатель сильно изношен. В этом случае в камеру сгорания попадают частички масла и охлаждающей жидкости. Они накапливаются на свече и тоже могут привести к калильному воспламенению. В этой ситуации рекомендуется сократить интервал замены до 2 тыс. км, чтобы не погубить двигатель. Еще один момент, который может вывести свечу из строя. Если мы эксплуатируем автомобиль на газе, октановое число превышает 100. Тепловые режимы выше, и процесс старения свечи ускоряется. И тогда интервал замены свечи сокращается в два раза по сравнению с рекомендованным.

Чем же грозит езда с неисправными свечами зажигания? Во-первых, увеличивается расход топлива и падает надежность зажигания. Могут наблюдаться проблемы при пуске, подергивание автомобиля. Двигатель можно испортить, если свеча была неправильно подобрана и возникло калильное воспламенение, а также если свечу неправильно установили: недотянули или перетянули. Недостаточный момент затяжки при установке — плохой контакт между свечой и резьбой в двигателе приводит к недостаточной теплоотдаче, как следствие — перегрев свечи и выгорание электродов. Но если перетянуть, можно сорвать резьбу.

Кроме того, отказ свечи может привести к выходу из строя дорогого каталитического нейтрализатора. Поэтому неисправную свечу следует как можно скорее «вычислить» и заменить. Следует использовать изделия только тех типов, которые рекомендует завод-изготовитель автомобиля. Если приобрести полный аналог не удается, нужно подобрать свечи, наиболее близкие к штатным по тепловой характеристике и размерам.

О перспективах

Много воды утекло с тех пор, как на первых автомобилях вместо свечей использовались запальные устройства. Первые свечи зажигания, близкие к нынешним, Роберт Бош изобрел лишь в начале прошлого столетия. С тех пор совершенствовались технологии, менялась геометрия свечи: она стала стройнее, компактнее, все активнее применяются драгоценные материалы, и появилась потребность совмещения в свече зажигания функции воспламенения и различных датчиков. Такие свечи уже есть и используются, например, в BMW М5. Наряду с основной функцией на них возлагается еще и задача информировать систему блока управления двигателем о состоянии процессов в камере сгорания. Внешне они ничем не отличаются от обыкновенных, а вот внутри содержат устройство, которое позволяет давать информацию блоку управления двигателем, что происходит с каждым отдельным цилиндром. За счет этого можно улучшить качество воспламенения, быстрее реагировать двигателем на какие-то изменения. Пока это не нашло широкого применения, так как технология дорогостоящая и не на всех машинах оправдана, скорее рассчитана на перспективу. Но, возможно, не за горами то время, когда неисправности автомобиля мастеру не надо будет выявлять на глазок по состоянию свечи, а она сама передаст всю необходимую информацию через бортовой компьютер. Кто знает…