Разновидности свечей зажигания, их отличия

Правила выбора свечей зажигания

Впервые подобная продукция была выпущена более ста лет назад, сегодня конструкция свечей в значительной степени усовершенствована, причем существует несколько видов – каждый для определенного типа двигателей. Искровые свечи предназначены для бензиновых моторов, свечи накаливания разработаны для двигателей, работающих на дизельном топливе.

Искровые свечи различаются по количеству электродов – моноэлектродные или многоэлектродные, также есть факельные изделия

Одним из наиболее важных параметров, на которые следует обращать внимание при выборе свечей зажигания, – калильное число. Оно позволяет отображать способность продукции обеспечивать воспламенение и сгорание топливно-воздушной смеси в цилиндре двигателя

Если свеча не способна прогреться до требуемой температуры, то горючее сгорает не в полной мере, из-за этого возникает нагар на свече, из-за чего период ее эксплуатации значительно сокращается. Если же свеча нагревается чересчур сильно, то воспламенение будет происходить не от искры, а от высокой температуры. Из-за этого клапаны двигателя могут прогореть, изменить свои геометрические формы. В конечном счете мотор выйдет из строя и будет нуждаться в проведении капитального ремонта.

Для двигателей с малым форсажем наиболее подходящими являются горячие свечи с калильным числом 11-14, холодные (значение выше 20) оптимальны для мощных моторов. Унифицированные свечи характеризуются полуоткрытым строением, благодаря чему они практически не засоряются в процессе эксплуатации.

Еще одним важным моментом является искровой зазор, то есть расстояние между электродами свечи, в том самом месте, где возникает искра. Изменять этот параметр вручную категорически запрещено. Это может привести к тому, что искра вообще не будет возникать. Габаритные размеры очень важны, так как если у свечи будет отличаться резьба, диаметр и прочие параметры, то она попросту не подойдет для данного двигателя.

Обращают внимание и на то, из каких материалов изготавливается эта продукция. Боковой электрод производится из легированной стали, в качестве легирующего материала применяется никель или марганец – эти элементы характеризуются продолжительным периодом эксплуатации

Центральный электрод производится из никеля или же из сплава меди и никеля. Такие свечи хорошо сопротивляются возникновению нагара и образованию других загрязнений, что также продлевает срок службы конструкции.

Правила подбора свечей зажигания

При подборе свечи к двигателю конкретной модели автомобиля, как правило, учитывают две характеристики:

1. Геометрические размеры;
2. Калильное число.

Определяющим в геометрических размерах является размер резьбового соединения и его длина.

Если с резьбовым соединением всё понятно (нештатная резьба просто не подойдет), то длина свечи обязательно должна соответствовать указанной производителем, иначе она может «встретиться» с поршнем!

Что такое калильное число и калильное зажигание?

Чтобы понять, насколько важно использовать свечи зажигания с правильным калильным числом, нужно разобраться в сути процессов происходящих в камере сгорания двигателя. Начнем с терминов

• Калильное число – это такой условный тепловой эквивалент, который указывает на предельно допустимую температурную нагрузку свечи зажигания, выше которой в цилиндре двигателя появляется калильное зажигание.
• Калильное зажигание – это неконтролируемый процесс хаотического воспламенения рабочей смеси от раскалённой свечи зажигания без образования искры.

Дело в том, что во время работы поверхность свечи разогревается до высокой температуры: 600 – 800 °С. При такой температуре масло, попадающее на её корпус, практически полностью выгорает (происходит самоочищение электродов). Однако, в сочетании с высоким давлением в камере сгорания раскалённая часть свечи является источником для самовоспламенения топливовоздушной смеси без образования искры.

Производители добиваются баланса теплообмена между камерой сгорания, свечой зажигания, головкой блока цилиндров и внешней средой путём подбора материалов с подходящими характеристиками.

Для высокооборотистых двигателей с высокой степенью сжатия свеча должна обеспечивать лучшую передачу тепла, чем в менее нагруженных. Калильное число при этом должно быть высоким, а сами свечи по этому признаку называют холодными.

Напротив, для низкооборотистых двигателей с низкой степенью сжатия для рабочей температуры, при которой происходит процесс самоочищения, калильное число должно быть низким. Такие свечи называют горячими.

Важность правильного подбора калильного числа трудно переоценить:

• При установке горячих свечей в высоконагруженный двигатель велика вероятность их перегрева до температур выше 1000 °С, последующего оплавления и попадания в камеру сгорания.
• При установке холодных свечей в низкооборотистые двигатели рабочая поверхность до оптимальной температуры не разогревается и не происходит процесса их самоочищения.

Современное двигателестроение развивается в направлении увеличения удельной мощности, повышения степени сжатия, использования систем наддува. Соответственно, требования к калильному числу сдвигаются в сторону использования всё более холодных свечей.

Но важна не только эта тенденция: с учетом того, что реальная эксплуатация двигателей происходит в широком диапазоне режимов нагружения, всё более востребованы свечи с расширенным диапазоном калильных чисел.

В России калильное число количественно определяется как усредненное давление, при котором возникает калильное зажигание и выражается в условных единицах.

Маркировка на современных свечах зажигания, обозначающая калильное число, у отечественных производителей отличается от зарубежных аналогов. Так у нас общепринятым считается следующий ряд калильных чисел:

• 11-14 — горячие свечи;
• 17-19 — средние свечи;
• 20 и более — холодные свечи.

Существуют также и унифицированные свечи зажигания с калильным числом от 11 до 20, но они менее распространены.

Производственный процесс

Производственный цех НЖК в Индии

Перед настройкой серийного выпуска любой продукции NGK, исследовательским центром компании проводится разработка и исследование продуктов, изготовленных по инновационным технологиям. Основные задачи исследовательского центра:

• изучение материалов и сплавов;
• оптимизирование уже существующих технологий;
• изучение потребностей рынка;
• разработка и исследование стратегических новых продуктов.

Такой подход к изучению продуктов, материалов, подбору технологий производства позволяет компании лидировать на рынке, выпускать качественную продукцию.

Руководство NGK во всех производственных процессах настроено на достижение максимально возможного качества выпускаемых изделий. Поэтому продукция компании соответствует международным стандартам. Заводы этого производителя оснащены самой современной технической базой. К примеру, на разработку новых СЗ по средним показателям уходит около трех лет (с момента запуска проектных работ до настройки серийного производства изделий). На финальном этапе производства свечей зажигания NGK, перед сборкой производится полностью автоматизированное тестирование каждой СЗ. Выбрать свечи зажигания NGK можно по онлайн-каталогу: https://www.ngk.de/nc/produktfinder/

К этим расходным материалам производитель предъявляет следующие требования:

• осуществление зажигания в соответствующий момент;
• посредством нагревания должен происходить взрыв топливовоздушной смеси;
• СЗ должны прекрасно работать в жестких эксплуатационных условиях.

Благодаря политике компании и выпуску продуктов высокого качества большинство европейских производителей используют свечные комплекты НЖК для своей автомобильной продукции.

Также компанией особое внимание уделяется окружающей среде и снижению вредного воздействия производственных процессов на природу, к примеру, фабрики НЖК, размещенные в Японии установили солнечные электростанции и таким образом уменьшили выбросы двуокиси углерода в атмосферу

Калильное число

Калильное число — это величина среднего индикаторного давления, при ко­тором в цилиндре двигателя при испытании свечи возникает калильное зажигание.

Прямое определение тепловой характеристики связано с необходимостью измерения температуры теплового конуса изолятора и электродов на работаю­щем двигателе. Это сложная техническая проблема, так как требует установки в свечу миниатюрных термопар и защиту их от высокого напряжения. Такая ра­бота требует огромных затрат и проводится только в исследовательских целях при доводке вновь разрабатываемых двигателей.

В связи с этим определение тепловой характеристики заменяют подбором све­чей по верхнему температурному пределу. Для этого производятся тепловые ряды конструктивно одинаковых свечей с различными тепловыми характеристиками.

Каждую свечу теплового ряда испытывают на моторной испытательной уста­новке, позволяющей за счет наддува моделировать тепловую напряженность двигателя с любой удельной мощностью, вплоть до самого форсированного спортивного. В процессе испытания величину наддува последовательно увели­чивают, соответственно возрастает тепловая напряженность и основной харак­теризующий ее показатель — величина среднего индикаторного давления.

Основным конструктивным параметром, с помощью которого изменяют вели­чину калильного числа, является длина теплового конуса изолятора. Чем длиннее тепловой конус изолятора, тем рабочая температура свечи больше, и наоборот, чем короче тепловой конус изолятора, тем температура меньше.

До 1974 г. свечи, производимые в СССР, имели в своей маркировке обозначение длины теплового конуса изолятора, выраженной в миллиметрах. Ветераны-авто­мобилисты помнят свечи с уралитовыми изоляторами для автомобиля «Запоро­жец» первых выпусков, которые имели маркировку А6УС или А7,5УС, свечи для автомобиля «Волга» ГАЗ-21 с маркировкой А14У, свечи А11У для автомобиля «Москвич-401» и многие другие. Интересно отметить, что на первые модели авто­мобилей ВАЗ ставились свечи с изолятором из керамики «боркорунд», также с маркировкой длины теплового конуса изолятора, сначала А6БС, затем А7,5БС. С появлением двигателей автомобилей ВАЗ-2101, ГАЗ-24, АЗЛК-412, ЗАЗ-966, ЗИЛ-130, ГАЗ-53 и других требования к свечам возросли. Выяснилось, что необхо­димо учитывать то, что рабочая температура свечи зависит не только от длины теплового конуса изолятора, но и от многих других конструктивных и технологи­ческих факторов. Ведь калильное число является интегральным показателем, ха­рактеризующим зависимость рабочей температуры свечи не только от длины теп­лового конуса, но и от других конструктивных факторов.

Каждой длине теплового конуса изолятора соответствует своя величина ка­лильного числа. В соответствии с российским стандартом калильные числа сле­дует выбирать из ряда 8, 11, 14, 17, 20, 23 и 26 условных единиц. Допускаются промежуточные значения, выраженные целыми числами.

С помощью калильных чисел различают более «горячие» и более «холодные» свечи. Эти понятия определены тем, что при установке на один и тот же двига­тель «горячие» свечи в равных условиях имеют рабочую температуру выше, чем «холодные». Устанавливая последовательно на двигатель свечи с различными калильными числами, можно осуществить подбор по тепловой характеристике. Первым критерием подбора является отсутствие калильного зажигания при пол­ной нагрузке двигателя. Вторым критерием является то, что ближайшая более «горячая» свеча вызывает калильное зажигание. Правильно подобранная свеча всегда должна иметь максимальную температуру, несколько ниже, чем темпера­тура калильного зажигания. При подборе к двигателю угол опережения зажига­ния устанавливают на 10-15° раньше относительно установочного. Этим спосо­бом искусственно повышают рабочую температуру свечи, что обеспечивает гарантированный запас до верхнего температурного предела.

Зарубежные фирмы применяют свои шкалы калильных чисел, прямые и об­ратные. В прямых шкалах с увеличением длины теплового конуса калильное чис­ло возрастает, а в обратных уменьшается. Отечественная шкала калильных чисел едина для всех производителей в России и является обратной. Чем больше ка­лильное число, тем короче при прочих равных тепловой конус, тем свеча «холод­нее». В отличие от нашей страны, за рубежом каждая фирма применяет свою шкалу калильных чисел и свою систему маркировки свечей. Для определения со­ответствия по калильному числу свечей различных производителей приходится пользоваться таблицами взаимозаменяемости.

Самостоятельный подбор свечей зажигания

На начальном этапе самостоятельного подбора пристальное внимание следует уделять геометрическим размерам свечей. Если свеча окажется слишком маленькой по размеру, тогда вкрутить в блок такую свечу зажигания не получится или электроды свечи не будут доставать до камеры сгорания. Если же свеча будет больше рекомендуемой, тогда существует риск удара электродов об поршень, в результате чего возникнет серьезная неисправность двигателя

Помните, только после подбора свечи зажигания по размеру можно переходить к выбору калильного числа

Если же свеча будет больше рекомендуемой, тогда существует риск удара электродов об поршень, в результате чего возникнет серьезная неисправность двигателя. Помните, только после подбора свечи зажигания по размеру можно переходить к выбору калильного числа.

Как уже было сказано, калильное число определяет тепловые режимы работы свечи зажигания. Более высокое значение калильного числа указывает на то, что свеча «холодная». Такие свечи могут работать в условиях высоких температур и подходят для форсированных и спортивных двигателей. Установка «горячих» свечей на данные моторы будет означать, что устройство быстро перегреется, возникнет эффект калильного зажигания и т.д. Также не следует ставить «холодные» свечи с низким калильным числом на обычные двигатели, конструктивные особенности которых не предполагают использование подобных свечей зажигания. В этом случае свечи не будут очищаться, мотор может работать с перебоями и т.п.

Только убедившись в соответствии свечей зажигания рекомендуемым размерам и калильному числу можно переходить к выбору с учетом особенностей конструкции свечи зажигания. На рынке представлены различные производители свечей зажигания, среди наиболее известных отмечены фирмы: Beru, Bosch, Champion, Denso, NGK.

Для простоты общее многообразие свечей зажигания сегодня можно условно разделить на три основных типа:

• привычные классические с одним электродом;
• свечи зажигания с несколькими электродами;
• иридиевые и платиновые свечи зажигания;

Иридиевые и платиновые свечи зажигания свечам с тонкими электродами (наконечниками) являются самыми новыми разработками, которые пришли в массы из автоспорта.  На спортивных авто было замечено, что тонкие центральный и боковой электроды позволяют увеличить мощность двигателя. Так происходит благодаря усиленной искре, которая образуется на заостренных концах электродов. Минусом тонких электродов является их ускоренный износ в условиях высоких температур.

По этой причине задачей разработчиков стало изготовление свечей зажигания с тонкими электродами, которые могли бы иметь повышенную устойчивость к износу. В результате электроды изготовили из редкоземельных элементов, которыми являются платина и иридий. Иридиевые и платиновые свечи зажигания сочетают в себе долговечность, высокую способность к самоочистке и максимально качественное искрообразование. Различные производители предлагают свечи с несколькими боковыми электродами, прячут центральный электрод глубоко в корпус, комбинируют платину и иридий, уменьшают толщину электродов и т.д. По заверениям изготовителя иридиевые или платиновые свечи могут служить от 40 до 50 тыс. км, увеличивают мощность двигателя и экономят до 5% топлива. Также встречаются позиции, которые рассчитаны на срок службы до 100 тыс. км. Главным недостатком можно считать достаточно высокую стоимость таких свечей зажигания, которая зачастую имеет минимальный порог от 50 у.е. за самый простой комплект.

Назначение и устройство свечей зажигания

Устройство свечи зажигания

Задачей свечи зажигания в бензиновом двигателе автомобиля является воспламенение топливно-воздушной смеси в камере сгорания. Детали свечи, находящиеся в камере сгорания, подвергаются высоким термическим, механическим, электрическим нагрузкам, а также химическому воздействию продуктов неполного сгорания топлива. Температура в ней изменяется от 70 до 2500°С, давление газов достигает 50-60 бар, а напряжение на электродах доходит до 20 кВ и выше. Такие жесткие условия работы определяют особенности конструкции свечей и применяемых материалов, так как от бесперебойности искрообразования зависят мощность, топливная экономичность, пусковые свойства двигателей, а также токсичность отработавших газов.

Основными элементами любой свечи зажигания являются металлический корпус, керамический изолятор, электроды и контактный стержень. Корпус имеет резьбу, которая ввинчивается в головку блока цилиндров, шестигранник “под ключ” и специальное покрытие для защиты от коррозии. Опорная поверхность может быть плоской или конической. В первом случае для надежной герметизации свечного отверстия используется уплотнительное кольцо. Материалом изолятора служит высокопрочная керамика. Для предотвращения утечки электричества на его поверхности (в верхней части изолятора) делают кольцевые канавки (барьеры тока) и наносят специальную глазурь, а часть изолятора со стороны камеры сгорания выполняют в форме конуса (называемого тепловым). Внутри керамической части свечи закреплены центральный электрод и контактный стержень, между которыми может быть расположен резистор, подавляющий радиопомехи. Герметизация соединения этих деталей осуществляется токопроводящей стекломассой (стеклогерметиком). Боковой электрод “массы” приварен к корпусу.

Электроды изготавливают из жаростойкого металла или сплава. Для улучшения отвода тепла от теплового конуса центральный электрод может изготавливаться из двух металлов (биметаллический электрод) – центральную часть из меди заключают в жаростойкую оболочку. Биметаллический электрод обладает повышенным ресурсом благодаря тому, что хорошая теплопроводность меди препятствует чрезмерному его нагреву. Это позволяет, помимо улучшения термоэластичности, повысить надежность и долговечность свечи. С целью увеличения срока эксплуатации выпускаются свечи зажигания с несколькими боковыми электродами и тонкоэлектродные с центральным электродом, покрытым слоем платины или иридия. Срок службы свечей зажигания (в зависимости от конструкции) составляет от 30 до 100 тыс. км.

Импортные устройства

На импортные СЗ обозначения наносят по аналогии с российскими, но с использованием других буквенно-цифровых символов, что может ввести автовладельцев в некоторое заблуждение. Хотя, в целях упрощения выбора на упаковку наносится информация о том, на каких ТС они могут использоваться. Кроме того, маркировку импортных устройств можно расшифровать по специальным таблицам заменяемости. Но остановимся на образцах, наиболее востребованных у автовладельцев, более подробно. Рассмотрим для примера маркировку устройств ведущих брендов.

Ассортимент импортных свечей

Свечи NGK

Предприятие NGK (Япония) называют лидером по выпуску СЗ. Его изделия признаны максимально качественными и надёжными. Маркируются свечи NGK таким образом:

• отечественные устройства А 11 являются аналогом изделий B 4 H;
• А 17 ДВР заменяются на BPR 6 ES.

Расшифровывается маркировка изделий NGK довольно просто. В частности, В4Н:

• буквенный символ В прописывает диаметр и шаговый показатель резьбы, в данном случае это М14х1.25, другие возможные обозначения А/С/D/J;
• цифровой символ 4 указывает калильное значение — этот показатель варьируется в интервале 2-11;
• буквенный символ Н обозначает величину резьбы (12.7мм).

Маркировка свечей NGK

Обозначение BPR 6 ES указывает, что это изделие, оснащенное стандартной резьбой, проекционным изолятором (Р), в наличии резистор (R), калильный коэффициент 6, размер резьбы 17.5мм (Е), символ S говорит об индивидуальных свойствах изделия.

Искрообразователи Bosch

Продукция компании Bosch не нуждается в представлении. Допустим, артикул WR 7DC имеет такую расшифровку:

• символ W – резьба со стандартными параметрами (14);
• символ R – наличие резистора, препятствующего помехам;
• цифровой символ 7 — калильное значение;
• буква D — величина резьбы (19мм);
• буква С – электрод из медного сплава, другие возможные обозначения – O (обычный сплав), S (серебряный элемент), P (платиновый).

Маркировка свечей Bosch

Чешские устройства Brisk

Предприятие с 35-го года прошлого столетия выпускает СЗ, которые пользуются неизменным спросом у наших автомобилистов.

Артикул на свечах этого производителя, например, DOR 15 YC имеет следующую расшифровку:

• буквой D обозначается резьба размера «стандарт» (1.25мм), ориентированная под ключ 14, с размером корпуса 19мм;
• буквенный символ О указывает на специальную конструкцию изделия, выполненную по регламенту ISO;
• буквой R обозначено наличие резистора, а символом Х обозначается способность сопротивления электродов к формированию нагара;
• цифра 15 – это калильный показатель, который может варьироваться в интервале 8-19 (при этом индекс 13 производителем не проставляется);
• буквой Y обозначен выступающий разрядник;
• символ С указывает на головной электрод выполненный из меди;
• 1 (мм) — зазор у электродов.

Свечи Brisk

Устройства Beru

Производителем Beru (Германия) выпускаются свечи и прочие комплектующие премиум-качества. Изделия маркируются, например, как 14 R-7 DU, что расшифровывается так:

• 14 – размер резьбы (14×1.25мм);
• R – имеется резистор;
• 7 – калильный коэффициент (интервал 7-13);
• D – величина резьбы (19мм) с прокладкой-уплотнителем под конус;
• U – головной электрод из сплава медь+никель.

На примере другого обозначения – 14 F-7 DTUO – поясним, что маркирование несколько изменяется: значения величин СЗ — стандарт, причем гайка меньше установочного пространства (F), может применяться только в «маломощных» моторах с уплотнителем (Т), головной элемент изделия усилен (О).

Свечи Beru

Устройства Denso

Эта компания маркирует свои изделия так – SK 16 PR-A 11, что расшифровывается следующим образом:

• S – головной электрод диаметром 0.7мм из иридия, электрод с боку оснащен платиновой накладкой;
• K — диаметр шестигранника;
• 16 — калильный коэффициент;
• Р – выступающий на 1.5мм головной электрод;
• R – есть резистор;
• A — параметр конкретно для этой модификации СЗ;
• 11 — размер зазора.

Отметим, что буквенные обозначения на устройствах Denso могут изменяться в зависимости от серии изделия.

Свечи Denso

Устройства Champion

Изделия этого бренда подписаны по аналогии с другими свечами. Например, обозначение RN 9 BYC 4 это:

• R — наличие резистора (при указании символа Е – изделие оснащено экраном, O- проволочным резистором);
• N – стандартная величина резьбы (10мм);
• 9 — калильное значение (интервал 1-25);
• BYC – головной электрод из меди с двумя боковыми элементами (изделия конструкции «стандарт» маркируется символом А);
• 4 — зазор у электродов.

Свечи Champion

NGK BKR6EK (2288)

Эти свечи зажигания имеют в своей конструкции два электрода, что является оптимальным для большинства видов двигателей. Они являются универсальными, то есть подойдут как для автоматической, так и для ручной коробки переключения передач. Однако некоторые водители автомобилей с автоматической коробкой жалуются, что обороты набираются не слишком быстро. Это продукция японского производства, некоторые владельцы машин отзываются о них не слишком лестно, однако это связано с тем, что на рынке присутствует большое количество контрафактной продукции, отличить которую от оригинальной зачастую бывает практически невозможно.

Стоимость подобной продукции вполне приемлемая, однако подобные свечи зажигания характеризуются весьма продолжительным периодом эксплуатации – порядка 30 тысяч километров пробега. Изделия имеют иридиевое покрытие, это позволяет нормализовать расход бензина вне зависимости от его качества. Если же заливать в бензобак высокооктановое горючее, пробег можно увеличить вдвое – вплоть до 60-65 тысяч километров. Этот вариант является оптимальным для водителей, которые стремятся обеспечить стабильную и исправную работу двигателя, особенно на средних оборотах.

Преимущества:

• Можно найти практически в каждом магазине автомобильных запчастей;
• Если продукция оригинальная, то качество на высоте;
• Искра очень стабильная;
• Продолжительный период эксплуатации;
• Прекрасный вариант для относительно нового двигателя;
• Обладает надежным изолятором центрального электрода. Даже при большом пробеге он не будет давать трещину.

Недостатки:

• На прилавках много контрафактной продукции;
• Эти свечи зажигания довольно чувствительны по отношению к качеству горючего.

Bosch W7 DTC Standard Super

Хороший прирост экономичности топлива (3,2%)
Страна: Германия (произведено в России)
Средняя цена: 160 руб.
Рейтинг (2020): 4.9

Интересный вариант свечей от немецкого производителя, дающий максимум прироста экономичности расхода топлива относительно одноэлектродных аналогов. Обладая, в целом, стандартным строением, присущим практически всем свечкам компании Bosch, W7 DTC Standard Super преподносит несколько очень приятных «сюрпризов», выявленных в ходе проведения комплексных тестов. Испытание давлением, проведённым в барокамере, модель проходит отлично, демонстрируя хорошую устойчивость искры. При максимальном дросселировании прирост мощности не так ощутим, но положительные тенденции имеются – относительно одноэлектродных свечей ЭЗ он составил 2,3-2,7%.

Однако наибольшего успеха Bosch W7 DTC Standard Super сумел добиться в компоненте расхода. Снижение на 3,2% – великолепный результат, особенно для двигателей далеко не первой свежести. Данные свечи отлично раскупаются владельцами автомобилей «ЛАДА», «Шевроле» и VAG-группы.