что делают свечи накала в дизеле
Как работают и для чего нужны свечи накаливания в дизельном двигателе
В дизельном двигателе топливовоздушная смесь самовоспламеняется за счет сильного нагрева воздуха в процессе его сжатия в цилиндрах. Пока температура в камерах не достигнет нужного значения, мотор находится в режиме «холодного пуска». Если эксплуатационные условия при этом будут отличаться от нормальных (например, температура окружающей среды будет ниже +5 °С), двигатель будет запускаться слишком долго. Чтобы этого не произошло, применяются свечи накаливания, принцип работы которых аналогичен погружному электронагревателю. О том, как устроена свеча накаливания и какую функцию выполняет в дизельном двигателе и пойдет речь далее.
Принцип работы и функции свечи накаливания
Основное предназначение свечи накаливания – это прогрев внутреннего пространства камеры сгорания. А потому для каждого цилиндра устанавливается своя свеча. В отличие от бензиновых двигателей она не генерирует искру, а лишь прогревает воздух для запуска мотора.
В зависимости от конструкции самого дизельного двигателя, эти свечи могут устанавливаться в различных местах:
При включении зажигания от аккумулятора на свечи накаливания поступает напряжение. Это позволяет разогреть воздушное пространство в зоне впрыска топлива до высоких значений температуры 850-1350°С. Когда происходит нагрев, на приборной панели автомобиля загорается индикатор состояния нагревателей (свечей).
Если лампочка индикатора гаснет, это означает, что требуемая температура достигнута и двигатель может быть запущен. После запуска силового агрегата свечи накаливания продолжают цикл разогрева, пока датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя не покажет 75 °С. В стандартном режиме это занимает не более 3 минут с момента запуска мотора.
Основными характеристиками свечей накаливания являются следующие параметры:
Устройство и виды свечей накаливания
Конструктивно эти свечи состоят из: корпуса, нагревательного элемента и клеммы подключения к питанию.
В верхней части корпуса присутствует резьба, позволяющая зафиксировать нагреватель на двигателе. Нагревательный элемент состоит из спирали с защитной оболочкой, которая может быть выполнена из металла или керамики. Ранее применялись конструкции с открытой спиралью, которые сегодня можно встретить в старых моделях авто. Такая система не отличалась долговечностью.
В конструкции с металлической защитной оболочкой наконечник нагревателя выполняется из сплава железа, хрома и никеля, устойчивого к воздействию высоких температур. Внутри него находятся нагревательная и регулировочная спирали.
Нагревательная спираль выполняет разогрев воздуха, и ее сопротивление не зависит от температуры. Регулировочная спираль путем повышения сопротивления выполняет регулировку интенсивности накаливания, предотвращая перегрев. Внутреннее пространство наконечника заполняется изолятором из оксида магния.
Кроме классических конструкций существуют турбосвечи, которые имеют специфическую форму корпуса и конический наконечник, что позволяет сократить утечки. Применяются такие модели в гоночных автомобилях.
Керамические свечи накаливания имеют аналогичную конструкцию, но вместо металла и защитная оболочка, и нагревательный элемент выполняются из керамики.
Спираль в нагревателе может быть целостной (моноспираль) или двойной. В первом случае она одновременно выполняет и функции накаливания, и при этом самостоятельно регулируется, препятствуя разогреву до критических температур. Конструкции с двойной спиралью применяются сравнительно недавно. Они позволяют более точно регулировать температурный режим нагревательного элемента на всех режимах работы двигателя.
Управление свечами накаливания
Охлаждение нагревательного стержня осуществляется за счет потока топливно-воздушной смеси на такте подачи и потока воздуха на такте сжатия. Снижение температуры происходит при увеличении скорости, а повышение – при стабильной работе двигателя. Для компенсации и регулирования этих процессов в современных автомобилях задействуется электронный блок управления двигателем (ЭБУ), который подает на свечу такое напряжение, которое оптимально соответствует текущему режиму работы мотора.
Помимо этого ЭБУ может осуществлять экстремальный разогрев свечи накаливания (за максимально короткие промежутки времени до 2 секунд). Наиболее прогрессивные системы предусматривают возможность независимого управления каждой свечой с помощью полупроводниковых элементов, что также упрощает процесс диагностики их состояния.
Неисправности свечей накаливания в дизельных двигателях
Срок службы свечи зависит от ее конструктивных особенностей, материала электрода и условий эксплуатации. Штифтовые конструкции в среднем имеют ресурс до 30 тысяч километров пробега, но некоторые наиболее качественные способны обеспечивать бесперебойную работу до 60 тысяч километров эксплуатации.
Выполнять проверку неисправности свечей в дизельном двигателе лучше всего до наступления холодов, поскольку летом проблемы могут вовсе не проявляться. Наиболее распространенными неполадками этого элемента являются:
Причинами неполадок могут служить как естественные процессы, так и нарушения правил эксплуатации. В их числе:
Для более эффективной работы свеча должна устанавливаться точно на периферии воронки топливовоздушной смеси. При этом она должна быть продвинута достаточно глубоко в камеру сгорания или в форкамеру. Диагностику и замену этого элемента следует доверять профессионалам.
Свечи накаливания: уверенный запуск дизеля зимой
Среди водителей до сих пор распространено мнение, что зима — сложное время для дизелистов. По большей части это, конечно, предрассудки, которые не имеют ничего общего с практикой эксплуатации современных дизельных автомобилей. Тем не менее, определенная специфика все же присутствует, поэтому подготовке дизельного автомобиля к работе на морозе все-таки стоит уделить внимание.
Топливовоздушная смесь в цилиндрах дизельного ДВС воспламеняется от сжатия, и чем ниже начальная температура сжимаемого воздуха, тем сложнее начинается процесс горения. Для решения этой проблемы в конструкцию дизельного двигателя были введены свечи накаливания.
Основная их задача заключается в создании необходимой для воспламенения температуры в камере сгорания. Поэтому от работы свечей накаливания напрямую зависит то, насколько беспроблемным будет пуск дизеля в мороз. Безусловно, на процесс влияют и другие факторы, такие как заряд аккумулятора (для уверенной работы стартера) и использование сезонного топлива. Но при неисправных свечах накаливания не спасет ни зимняя «солярка», ни самый мощный аккумулятор.
Неисправности и диагностика
Главным признаком неисправности свечей накаливания как раз и является затрудненный пуск в холодное время года. Если в автомобиль уже залито зимнее топливо и стартер достаточно быстро крутит мотор, но запуск все равно затруднен, то скорее всего проблема в свечах. При обрыве цепи внутри свечи (повреждении спирали накаливания) блок управления свечами сообщит о неисправности – на приборной панели загорится соответствующий индикатор. Но встречаются случаи, когда свеча имеет нормальное сопротивление и все равно не функционирует должным образом, либо свеча обладает механическими повреждениями, которые могут привести к её разрушению.
И все же, понять, что свеча неисправна – ещё полдела. Для того, чтобы в дальнейшем избавиться от проблем с новыми свечами накаливания, необходимо точно определить причину их выхода из строя и по возможности устранить ее.
Причинами выхода свеч накаливания из строя могут быть:
• Избыточный/недостаточный момент затяжки.
• Перегрев свечи накаливания.
• Неисправность блока управления ECU.
• Неисправность реле накала (неправильный тайминг).
• Неправильная схема распыления топливных форсунок.
Если неисправность дает о себе знать, то единственный выход – демонтаж свечей и их замена. При этом выход из строя одной свечи как правило свидетельствует о том, что ресурс оставшихся также вскоре будет исчерпан. Поэтому готовимся к замене всего комплекта.
Замена свечей накаливания – разбираемся на примере
Демонтаж свечей накаливания в большинстве современных дизельных двигателях – далеко не самая простая процедура. Рассмотрим это на примере двигателя 1KD-FTV, установленного на автомобиль Toyota Land Cruiser Prado (J120).
В двигателе 1KD свечи накаливания «спрятаны» довольно глубоко. Чтобы до них добраться, необходимо проделать следующие шаги:
• Демонтировать интеркулер со всеми датчиками и патрубками.
• Слить охлаждающую жидкость и отсоединить два патрубка охлаждения от теплообменника на трубке EGR.
• Отвернуть крепления трубки EGR с теплообменником к блоку цилиндров и клапану EGR. Аккуратно вынуть трубку из-под патрубков топливной системы (мы рассматриваем «упрощенный вариант», без снятия топливных магистралей на форсунки).
• Демонтировать корпус дроссельной заслонки и клапана EGR, со всеми сопутствующими разъёмами датчиков и вакуумными трубками.
Только после всех этих операций появится возможность снять общую шину питания свечей накаливания и приступить непосредственно к выкручиванию самих свечей. Делать это необходимо с большой осторожностью, поскольку в запущенных случаях свеча часто «прикипает» к резьбе колодца. При превышении усилия такая свеча может сломаться, что повлечет дорогостоящий ремонт. Если свеча не поддается демонтажу, то рекомендуется выполнить «отмачивание» – заливку свечи проникающей смазкой на несколько дней.
При замене свечей накаливания стоит придерживаться нескольких правил:
• Не допускать попадания в цилиндр двигателя загрязнений через свечной колодец при монтаже и демонтаже.
• Производить первоначальное закручивание свечи вручную и лишь потом затягивать инструментом.
• Соблюдать при установке предписанный изготовителем момент затяжки; актуальная информация для свечей накаливания DENSO приведена в таблице ниже.
Как мы видим, демонтаж свечей накаливания на современном дизельном двигателе требует значительного времени. Кроме того, необходимо обладать определёнными навыками и знаниями. Для проведения этой процедуры мы советуем обратиться к профессиональным механикам, а при выборе свечей на замену рекомендуем присмотреться к продукции DENSO, и вот почему.
DENSO обладает огромным опытом в области проектирования и производства свечей накаливания. Среди прочих достижений DENSO можно упомянуть, к примеру, первую в мире серийную керамическую свечу накаливания, внедренную в производство еще в 1991 году. Поскольку компания также является признанным экспертом в области создания дизельных технологий, японские инженеры DENSO прекрасно знают о том, какими именно характеристиками должны обладать свечи накаливания для обеспечения уверенного запуска.
DENSO поставляет свечи накаливания для конвейерной комплектации автомобилей большинству ведущих автопроизводителей, а свечи DENSO для рынка автозапчастей полностью соответствуют спецификациям оригинального оборудования. Технологичные свечи накаливания DENSO обеспечивают рекордно низкое (менее 2 секунд) время разогрева, что не только упрощает холодный пуск зимой, но и экономит заряд АКБ. Такая производительность стала возможной благодаря применению современных технологий и материалов, что доступно в основном крупным производителям оригинального оборудования. Таким, как компания DENSO.
Холодный пуск современного дизельного двигателя уже давно перестал быть проблемой. Достаточно обеспечить три простых условия: сезонное топливо, высокий заряд АКБ, исправные свечи накаливания. Одни из лучших свечей в своем классе для вашей машины можно найти в электронном каталоге DENSO!
Для чего нужны свечи накаливания в дизельном двигателе?
Свечи накаливания в дизеле нужны для нагрева топлива при отрицательных и нулевых температурах, облегчая запуск холодного двигателя.
Без дополнительного подогрева воздуха в камере сгорания дизельный ДВС может запускаться 30-40 секунд. Причина – в разной природе горения солярки и бензина: смесь дизеля с воздухом воспламеняется от сжатия при условии ее положительной температуры.
Что из себя представляют свечи накаливания?
Основной элемент свечи – нагревательный стержень. По сути, принцип работы аналогичен электрическому кипятильнику для воды.
Есть два типа свечей накаливания: штифтовые (металлические) и керамические. По конструкции они схожи, разница в нагревательном элементе.
Штифтовые свечи – простые и дешевые в производстве, но устаревшие. Внутри стержня расположены одна или несколько спиралей специального состава – обычно сплав железа, никеля и хрома.
Металлические свечи дольше нагреваются до рабочей температуры (около 10-15 секунд). Предел их нагрева обычно не больше 1000℃, т.к. температура плавления материала стержня составляет примерно 1400 С.
Керамические свечи – имеют более тугоплавкий наконечник нагревательного стержня (более 1900 С).
Из-за этого температура в камере сгорания может быть выше (порядка 1300℃, что невозможно для металлических свечей).
Другие плюсы: высокая скорость прогрева – 2-3 сек, дольше ресурс. Это самый распространенный тип свечей накаливания на современных дизельных двигателях.
Доп. причина, по которой современные автопроизводители чаще выбирают керамические свечи накаливания — повышенные экологические нормы. Например, свечи накаливания используются при регенерации сажевого фильтра (DPF).
Для поддержания его работоспособности, необходимо периодически сжигать отложения, скапливающиеся на фильтрующем элементе. Электронный блок управления двигателем, запускает программу «регенерационного накала», принудительно разогревая свечи накаливания до рабочего режима более 1000℃.
Из-за этого растет температура в камере сгорания, повышается температура выхлопных газов и сгорают отложения на фильтре.
Клапан рециркуляции выхлопных газов (EGR)
Свечи накаливания, в том числе, служат для поддержания его работоспособности. Низкая температура картерных газов приводит к образованию нагара на клапане, что затем приведет к увеличению расхода топлива, повышению концентрации вредных соединений в выхлопных газах, снижению мощности двигателя.
В перспективе сам клапан сломается (EGR попросту заклинит). ЭБУ дает сигнал на подогрев свечей накаливания, чтобы температура в камере сгорания не падала ниже критической отметки, тем самым продлевая срок службы системы EGR.
Срок службы свечей накаливания и регламент их замены
Средний срок службы свечей – 60-100 тыс. км, но иногда доходит до 150-160 тыс. км. Здесь все индивидуально: условия эксплуатации, климатические условия, число циклов изменения температуры свечей от отрицательных до рабочих.
Также у каждого автопроизводителя свои регламенты по замене.
Важный фактор, влияющий на срок службы – технология монтажа. При неправильной установке (например, неверно подобран момент затяжки), можно повредить корпус свечи накаливания или другие элементы, что приведет к значительному сокращению ресурса работы.
Свечи накаливания также могут прикипеть в посадочном месте. Тогда при попытке демонтажа есть риск, что конец нагревательного элемента обломится и попадет в камеру сгорания. Запуск двигателя в таком случае приведет к проблемам. Наличие твердого тела в камере сгорания работающего двигателя нанесет сильный урон цилиндро-поршневой группе и стенкам камеры.
Как следствие, может потребоваться демонтаж головки блока цилиндров с дальнейшей ревизией, а при серьезном ущербе — проточка блока цилиндров, замена цилиндров и поршней. В итоге получим внеплановый ремонт ДВС.
Избежать этого можно несколькими способами. Часто помогают разжижающие составы (от банальных жидких ключей и «народных» способов, вроде уксуса или моторного масла в посадочные места до спецсоставов, продающихся в магазинах автохимии).
Также благоприятной замене способствует проведение процедуры на «горячем» моторе. При нагревании тела расширяются, и за счет этого эффекта избегаем негативных последствий.
Вообще, при возникновении неисправностей с дизельным двигателем, нестабильной работе или трудностях с запуском – рекомендуется сначала произвести его диагностику. В дизельном ДВС, из-за особенностей устройства, подобные симптомы часто лишь следствие проблем в топливной системе.
Рекомендуем менять свечи накаливания в специализированных центрах по обслуживанию дизельных авто.
Головная боль дизелиста. Для чего нужны и почему выходят из строя свечи накала
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.
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?
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.
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?
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.
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.
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.
Фото автора и из открытых источников
Автобизнес