Свечи накаливания ⇐ Двигатель

[chipa]

Многие, впервые сталкиваясь с дизельными моторами на легковых иномарках, удивляются, что и на дизелях используются свечи. Но они отличаются от «бензиновых» – это свечи накаливания. При их поломке дизель способен работать, но запускается с большой неохотой, а в зимний период вообще отказывается заводиться. Почему так происходит и как работает свеча накаливания, мы и поговорим сегодня.

Назначение
Принцип работы двигателя, изобретенного немцем Рудольфом Дизелем, основан на самовоспламенении горючей смеси при высокой температуре – і7000С, которую получают в камере сгорания в результате повышения давления на такте сжатия. При пуске холодного дизеля, особенно зимой – из-за низкой температуры всасываемого воздуха и его охлаждения при контакте с остывшими стенками трубопроводов и камеры сгорания – температура в конце такта сжатия оказывается ниже требуемой для самовоспламенения смеси. Двигатель при этом, безусловно, не запускается. Поэтому в камеру сгорания или реже – во впускной тракт дизелей установили электрический нагревательный элемент – свечи накаливания, на спирали которых подается электричество.

В зависимости от характеристики нагревательного элемента на режим рабочей температуры (850-11500С) свечи накаливания выходят в период от нескольких секунд до одной минуты. О протекании этого процесса водителя информирует желтая сигнальная лампа с символом спирали на щитке приборов. Лампа гаснет, когда свечи разогрелись, что является сигналом к включению стартера. Хотя свечи накала в некоторых системах предварительного разогрева продолжают работать и после запуска двигателя в фазе прогрева, что повышает устойчивость работы дизеля, ускоряет его прогрев, а также снижает токсичность выхлопа и уровень шумности.

Устройство и разновидности
Конструктивно свеча накаливания узел несложный. Ее основные детали – корпус, спираль, защитная оболочка, электрический вывод. В зависимости от наличия защитного кожуха спирали свечи накаливания делятся на два типа – открытые и закрытые. Последние получили наибольшее распространение. Спираль у них находится внутри оболочки, которая заполнена изолятором – керамическим порошком (например, оксидом магния) с высокой теплопроводностью. В качестве материала спирали свечей накала используют никель и различные сплавы – железокобальтовые (Co8Fe), железохромалюминиевые и т.д. Из-за формы нагревательного элемента эти свечи иногда называют «штифтовыми» или «стержневыми». В камеру сгорания они устанавливаются таким образом, чтобы конус струи топлива попадал только на раскаленную часть.

Свечи накаливания открытого типа сегодня встречаются редко. Ими оснащались в основном старые дизели Mercedes. Кстати, для увеличения срока службы топливо в этих двигателях на спиральный элемент не распылялось.

Свечи разных производителей отличаются и характером работы. Например, у некоторых современных конструкций сопротивление спирали при нагревании увеличивается, что позволяет быстрее выходить на рабочую температуру. Этим обеспечивается уменьшение времени прогрева, что сокращает период ожидания до момента запуска двигателя. Свойством ускоренного прогрева – до 8500С всего за 4 с – обладают свечи Duraterm фирмы Bosch. Более того, после пуска двигателя их конструкция обеспечивает сохранение требуемой температуры накала без электропитания. В некоторых свечах накаливания фирмы «Champion» имеются две последовательно соединенные спирали. Верхняя никелевая не только быстро нагревается, но и по мере повышения температуры снижает свое электрическое сопротивление (в 10-12 раз). Нижняя железохромалюминиевая спираль с малым электрическим сопротивлением при этом очень быстро нагревается. Суммарное время выхода такой «двухэтапной» свечи на рабочую температуру (8500С) – 3,5-4 с. После выключения свеча сохраняет свою температуру на протяжении трех минут. Свойство перечисленных свечей сохранять температуру при отсутствии электропитания обеспечивает их долговечность.

Свечи накаливания могут соединяться последовательно и параллельно. Первая схема имеет один существенный недостаток – при поломке хотя бы одной свечи из-за обрыва электрической цепи система подогрева оказывается полностью неработоспособной. Индикатор на щитке приборов при этом не загорается. Отличаются свечи накаливания и способом подключения электропитания – с одним выводом, т.е. когда «массой» является корпус, и с двумя выводами – с изоляцией от «массы» двигателя. Свечи, подключаемые параллельно, имеют обычно один вывод.

Неисправности и их выявление
При параллельном соединении поломка одной свечи не вызывает обрыва всей электрической цепи, поэтому исправные свечи остаются в работе, что позволяет запускать дизель, хотя и с трудом. В некоторых системах предварительного разогрева выявить данную неисправность можно по изменению характера работы индикации контроля свечей накаливания – при повороте ключа зажигания желтая лампочка не загорается. Срабатывает она только после запуска двигателя и горит в течение 15-20 с.

Если у неисправной свечи накаливания рабочий стержень имеет обгоревший вид, причиной этого чаще всего является некачественное распыление топлива форсункой. Поэтому необходимо ремонтировать топливную аппаратуру. Обгореть может и установленная при замене несоответствующая по размеру, так называемая, «длинная» свеча.

Свечи накаливания могут отличаться временем нагрева до рабочей температуры (мощностью), поэтому при выходе из строя одной свечи следует заменить ее на такую же, но исправную. В противном случае они будут разогреваться лишь частично или вообще не будут работать. При большой наработке, если выходит из строя всего одна свеча, менять желательно все, так как ресурс остальных уже исчерпан, долго они не прослужат и придется еще один раз раскошеливаться на диагностику и ремонт. Свечи накаливания – достаточно хрупкий элемент, поэтому снимать их желательно только с целью замены, а при установке затяжку следует проводить аккуратно, не превышая требуемое усилие – 20 Нм. Перед установкой новой свечи нужно обязательно удалить нагар в отверстии головки блока, а также использовать новую силиконовую прокладку.

Проверяют свечи накаливания омметром. У исправной свечи показания будут около нуля, так как сопротивление спирали очень мало – 0,235 Ом. Проверить исправность системы подогрева в целом можно и с помощью вольтметра, который подключают между кабелем питания свечи и массой. После включения зажигания вольтметр должен показать напряжение источника питания (реле 11 В и выше). По истечении 5-10 секунд после запуска двигателя величина напряжения обычно снижается наполовину.

Проверяют свечи и с помощью амперметра и специального зажима-клеммы («прищепки»). При его креплении к изолированному кабелю питания значение тока в режиме прогрева измеряется с помощью явления индукции. Ток должен составлять 8-15 А. Если с помощью приборов выявить дефект свечи не удалось, проверить ее работоспособность в некоторых дизелях можно визуально. Для этого снимают форсунки и через их установочные отверстия в головке по изменению цвета стержня контролируют разогрев свечи при включенном зажигании. Во всех случаях проверки следует помнить, что система подогрева работает только на холодном двигателе – до 60 0С.

Причина затрудненного запуска может быть скрыта и в других составляющих системы предварительного разогрева. Свечи могут не работать из-за поломки реле времени или одного из датчиков (температуры охлаждающей жидкости, скорости движения, оборотов двигателя). Проверку этих узлов лучше доверить специалистам.