Клуб взаимных советов
Свечи зажигания

Казалось бы, сколько уже говорено об автомобильных свечах — нужно ли еще? Сегодня я попытаюсь чуть более углубленно рассмотреть особенности работы свечей, и, возможно, некоторые моменты станут более понятными. 

Для начала, чтобы не обижать «дизелистов», вкратце скажем о дизельных свечах — накаливания. Тут все очень просто — каждая дизельная свеча имеет на кончике нагревательный элемент — этакую маленькую «электроплиточку». Перед запуском двигателя на свечу подается определенное напряжение (для легковых дизелей — чаще 12 В) на несколько секунд. Кончик свечи разогревается, подогревает камеру сгорания, чем создаются благоприятные условия для сгорания смеси, а значит, легкого пуска «дизеля». Затем напряжение со свечи снимается. Летом можно не заметить одну-две нерабочие свечи, а вот холодной зимой необходима исправность всех нагревательных элементов. Проверить исправность свечей накаливания — проще некуда — «цэшкой», мультиметром или обычным пробником. Как лампочку для фонарика. Покажет прибор обрыв цепи — меняй свечу.

Иное дело — свечи искровые. Многие десятки лет они подвергаются лишь «косметическим» усовершенствованиям, оставаясь по сути искровыми разрядниками многоразового действия. Если дизельные свечи еще как-то можно сравнить с настоящей, «огневой» свечкой, то искровые ни в каком смысле на нее не похожи. Остается лишь гадать, почему их когда-то назвали свечами.

С точки зрения электротехники, искровой разрядник — это два электрода, разделенные между собой изоляционным (диэлектрическим) материалом. В нашем случае — воздухом. Если на электроды подать электрическое напряжение, а затем постепенно его повышать, при некотором «пороговом» значении произойдет «пробой» разрядника. Об этом чуть подробней.

Как известно, проводник от изолятора отличается наличием большого количества «свободных» электронов, оторвавшихся от своих атомов — собственно, эти электроны и есть носители тока. Но даже в изоляторе, при больших значениях электрического поля, электроны стремятся уйти с орбит своих атомов в сторону положительного полюса (плюса) источника напряжения (электроны имеют отрицательный заряд, поэтому стремятся к «+»). И вот когда напряжение на электродах разрядника достигнет того самого критического, или порогового напряжения, электроны дружно срываются с «насиженных» орбит атомов и мчатся к «плюсу». В свою очередь атомы, потерявшие электроны, превращаются в положительные ионы. Они, ясное дело, тяготеют к «минусовому» электроду. Итак, случился «пробой» изолятора — возник ионизированный проводящий канал. Собственно, молния в небе — это то же самое, что и искра в свече — разница лишь в масштабе.

Итак, между электродами свечи возник разряд — что же дальше? Если до начала разряда наша свеча практически никакого тока не потребляла, то после возникновения искры аппетиты ее резко возрастают. Если мощности источника питания хватает, то разряд не прекратится, и «молния» будет постоянной — возникнет электрическая дуга. Это будет уже не искровой, а дуговой разряд. Мало кто знает, что на рубеже 19 и 20 веков, еще до электрической лампы накаливания были серьезные попытки массового производства именно дуговых ламп.

Надо сказать, что искровой разряд — довольно разрушительная вещь. За счет высоких энергий микрочастиц в момент разряда происходит сильная эрозия (разрушение) электродов. В основном в технике применяются разрядники защитного действия — такие есть в каждом телевизоре. На нефтехранилищах и других потенциально опасных объектах применяются молниеотводы — такие высокие мачты с заостренными штырями, устремленными в небо. Молния (или искра) охотнее попадает в заостренные или выделяющиеся на общем фоне объекты. Эти разрядники сработают в лучшем случае несколько раз в жизни — они одиночного действия.

А наша бедная свеча должна работать в ужасных условиях — во-первых, при высоком давлении (до 50 кг/куб. см), обусловленном сжатием смеси в цилиндре, во-вторых, при очень высокой внешней температуре (до 2500°С), связанной с воспламенением этой смеси, в-третьих, пробой должен происходить в среде топливной смеси, гораздо более агрессивной, чем простой воздух. И самое-то главное — при хороших оборотах нашей свече приходится выдавать искру сотни раз в секунду!

Остается только удивляться, что обычная свеча (не подделка, конечно), в таких условиях может отходить аж 20-30 тысяч километров, а порой и больше.

Автомобильная свеча - ты холодна иль горяча?

Горячая свеча

Холодная свеча

Владельцы карбюраторных машин наверняка сталкивались с таким явлением — ключ вынимается из замка, а двигатель, вместо того чтобы заглохнуть, пытается сделать еще несколько оборотов. «Ишь ты — детонация! Бензин — дерьмо!» — сокрушаются водители. А детонация тут, возможно, как раз и ни при чем. Этот эффект называется «калильным» зажиганием. То есть электроды свечи настолько раскалены, что воспламенение смеси происходит от контакта сжатой смеси с этими самыми электродами. Скорее всего, свеча выбрана неверно.

Разберемся подробнее, что такое «горячая» и «холодная» свечи. Для того чтобы свеча могла хорошо очищаться от нагара, неизбежно возникающего при работе двигателя, температура ее должна находиться в пределах 400-9000С. Если свеча нагреется сильней, начнется оплавление электродов, разрушение изолятора, а главное, возможно возникновение того самого калильного зажигания. Если же температура будет ниже, свеча обрастет нагаром, который не будет успевать сгорать, и перестанет работать. 
Чтобы достичь необходимой температуры, у свечи должно быть определенное тепловое сопротивление — центральный электрод — корпус свечи. Если это сопротивление велико — свеча считается «горячей», то есть более склонной к перегреву, чем «холодная» — у которой теплоотвод хороший (то есть тепловое сопротивление мало).

При изготовлении свечей тепловое сопротивление определяется длиной конуса изолятора — чем он длиннее, тем выше тепловое сопротивление, а значит, свеча более горячая.

Чтобы как-то классифицировать свечи по параметру теплопроводности, придумали «калильное число». Параметр совершенно условный и относительный, и искать в нем глубокий физический смысл не стоит. Тем более, у разных фирм «калильное число» совершенно разное. Вот например, отечественная свеча А17 ДВР. Ее аналог от NGK — BPR6ES а от DENSO — W20EXR.

В первой маркировке калильное число — 17, во второй — 6, а в третьей — 20. А между тем речь идет об одной и той же свече. Пожалуй, стоит помнить только вот что — если число мало — свеча горячая, если велико — холодная.

Теплоотвод

В малофорсированные двигатели подходят более горячие свечи, форсированным потребуются похолодней. Лучше всего применять те свечи, которые рекомендуются для вашего двигателя по сервисной инструкции.

Для езды на длинные расстояния предпочтительны более холодные свечи, ибо двигатель требует хорошего рассеивания выделяемого тепла. Применение более горячих свечей может вызвать калильное зажигание. А «городской» цикл с малыми расстояниями, частыми остановками и длительным холостым ходом — ситуация, располагающая к более горячим свечам, ибо холодные не всегда достигают самоочищения в этом режиме.

Резистор внутри как насущная необходимость.

В одной из предыдущих статей мы уже говорили, зачем нужны резисторы в цепи искровой свечи зажигания. Несмотря на то что они ограничивают ток разряда и снижают мощность искры, их присутствие оправдано. Невидимый мир вокруг нас пронизан тысячами каналов радиосвязи, телевидения, телеметрии и другими последствиями «информационных технологий». Теснота в эфире такая, что за выделением частот следит масса организаций. Теперь представьте, что вы слушаете симфонический оркестр, который играет что-то тихое и завораживающее, как вдруг в зал влетает мужик с банным тазом и начинает что есть мочи в него колотить. Вот примерно так же неисправная система зажигания хрипом и треском врывается в ваш душевный разговор по сотовому телефону.

Беда в том, что тот самый ионизированный канал, о котором мы говорили вначале, способен генерировать радиоволны — причем достаточно сильные, и в широком диапазоне спектра заглушая все подряд. Спасибо, хоть двигатель и кузов из металла — это позволяет частично экранировать вредные помехи. Единственным способом дальнейшего снижения уровня помех является ограничение тока разряда. Вспоминаем закон Ома — I=U/R. Чем больше сопротивление, тем меньше ток. Резисторы (сопротивления) есть в катушке, распределителе, высоковольтные провода имеют сопротивление, да еще и в самой свече сидит резистор в несколько килоом. Что поделаешь — надо! Кстати, при меньшем токе разряда износ электродов свечей будет меньше.

Еще один смысл внутреннего резистора — получение более пологой (без пиков и выбросов) характеристики излучения помех. Достаточно взглянуть на эквивалентную схему нашей свечи. У нее имеются некоторые «паразитные», или конструктивно обусловленные, емкость С и индуктивность L. На рабочих оборотах двигателя (сотни Гц) их влияние незаметно, поскольку значения этих элементов ничтожно малы.

Однако на высоких частотах (десятки МГц и выше) эти два элемента образуют колебательный контур, который имеет свои резонансные частоты. Такой контур может резко увеличить излучения помех на частотах, кратных своей резонансной. А введение в контур резистора увеличивает потери, снижает такой параметр, как «добротность» контура, и его резонансные свойства становятся слабовыраженными.

Большой зазор - движку позор.

Как бы ни хороша была фирменная свеча, а в процессе эксплуатации зазор между электродами неизбежно возрастает. NGK приводит такие данные — нормальная величина возрастания зазора — 0,01-0,02 мм на 1000 км пробега (для четырехтактных двигателей). Чрезмерное увеличение зазора довольно опасно. Ведь в бесконтактной системе зажигания зазор и так порой более миллиметра. Дальнейшее увеличение его вынуждает «напрягаться» систему зажигания, выдавая больший по амплитуде импульс. Появляется опасность пробоя самой катушки, крышки распределителя, проводов, подсвечников (особенно, если все уже старое). Кроме того, затрудняется искрообразование, и есть данные, что несколько увеличивается расход топлива. 
Пусть сказанное не заставит вас каждые 500 км вывинчивать свечи и судорожно измерять зазор. Но раз в 8 или 10 тысяч это сделать не помешает.

Различные фирмы в меру сил и возможностей пытаются применять ухищрения, уменьшающие рост зазора. Так, иногда применяется хитрый профиль бокового электрода, в сечении представляющий перевернутую букву «П». Образуются две острые кромки. А микромолния проскакивает охотней между заостренными предметами. За счет такого профиля искра как бы выносится из-под центрального электрода чуть вбок, эффективней поджигая смесь. Такое решение применяет компания DENSO. Она же использует медно-кордированные средние электроды, помещенные в медно-стеклянную изоляцию, которая гарантирует газонепроницаемое соединение.

Кто-то заметит, что, регулярно выставляя зазор, можно проехать более 30000 км. Можно. Но во-первых, острые кромки электродов постепенно разрушаются и сглаживаются. Во-вторых, процесс загрязнения изолятора нагаром имеет как обратимую (нагар выгорает), так и необратимую (что-то не выгорает и остается) составляющие. Это приводит к утечкам тока через изолятор. Эти два момента могут значительно усложнить искрообразование и снизить мощность и качество искры. А в-третьих, работающая в жестких температурно-вибрационных условиях свеча со временем теряет свою прочность, и в конце концов (такие случаи известны) от нее отваливается электрод, «вживляясь» в днище поршня или попадая куда-нибудь под клапан. Так что «экономия» выйдет боком.

Существуют свечи с двумя-тремя боковыми электродами — дескать, один зазор увеличится, искра автоматически перейдет на соседний электрод, затем на третий. В итоге срок службы свечи должен возрасти пропорционально количеству электродов. Все бы хорошо, но есть данные, что такие свечи искажают картину сгорания смеси — именно за счет препятствий в виде дополнительных электродов. Как это повлияет на экономичность, приемистость, детонационные процессы в том или ином двигателе, предсказать сложно.

А вот платиновые и особенно иридиевые свечи — действительно, реальный шаг вперед. Я никогда ничего не утверждаю, если не попробую сам или не получу отзывы из «первых рук». Так вот, все, кто применял иридиевые свечи, остались очень довольны. Действительно, было замечено некоторое снижение расхода топлива и улучшение приемистости автомобиля. Хотя, казалось бы, искра — она и в Африке искра. Но дело, видимо, в том, что у платиновых и иридиевых свечей довольно тонкий центральный электрод (0,4-0,7 мм), а это упрощает искрообразование и делает искру более сильной и «выраженной». Собственно, отсюда все плюсы. Сами же благородные металлы служат лишь защитой от быстрого износа тонкого электрода. Такие свечи могут служить до ста тысяч километров пробега (в российских условиях, конечно, меньше) и совершенно незаменимы для владельцев машин с двигателями, где свечи расположены в труднодоступных местах.

Вскрытие показало

У искровых свечей есть еще одно важное преимущество — по их состоянию можно оценить работу вашего двигателя. Чтобы картина была объективной, рекомендуется перед диагностикой проехать с равномерной скоростью 200-300 километров. Также для «чистоты эксперимента» лучше перед этим установить новые исправные свечи. После того как машина проедет указанное расстояние, нужно немного охладить двигатель и аккуратно вывернуть свечи. Прежде всего, все четыре свечи должны иметь одинаковый вид. Значит, цилиндры работают в примерно равных условиях, что хорошо. Если на изоляторе легкий золотистый, светло-коричневый или серенький налет, электроды относительно чистые, а на торце резьбовой части — тонкий темный нагарный поясок, можете радоваться и спокойно ездить дальше — режим работы вашего двигателя близок к оптимальному. Если, например, внешний вид одной свечи сильно отличается от остальных, следует ее заменить и повторить эксперимент — всегда есть некоторая вероятность, что новая свеча с брачком. Если после вторичной проверки уже подменная свеча снова сильно отличается от других — требуется ремонт. Либо зажигание на этот цилиндр подается неправильно (или не подается вообще), либо что-то с питанием (например, «заливает» инжектор), или что-то не то попадает в цилиндр — масло, к примеру, или тосол.

Отложение нагара — «пушистая» сажа на электроде и изоляторе. Причины: переобогащенная смесь, загрязнение воздушного фильтра, слишком позднее зажигание. 
Излишне светлый, почти белый цвет изолятора свечи в сочетании с голубоватым оттенком корпуса и слегка оплавленными электродами свидетельствуют о бедной смеси, раннем зажигании, нагарообразовании в цилиндрах, о плохом контакте свечи с высоковольтным проводом или о том, что свеча слишком «горячая» для данных условий эксплуатации автомобиля.

В последнее время в высокооктановых бензинах применяются присадки — антидетонаторы на основе железа. От их применения налет на изоляторе будет от красноватого до кирпично-красного — в зависимости от концентрации присадки. На таком топливе диагностику «по свечам» лучше не проводить, а применить Аи-92 без оных присадок.

Какие свечи лучше?

Лучше те, что рекомендованы для вашего двигателя производителем. Лучше фирменные, чем поддельные. Лучше новые, чем б/у. А если серьезно?

У владельцев отечественных авто как-то не возникает проблем с выбором — свечи недорогие, да и очень многие производители поставляют свечи для наших двигателей. 
В то же время владельцы японок часто теряются перед прилавком. Был таковым и я. Ставил и NGK, и DENSO, и BRISK. Плохих свечей среди них не было. Все работали примерно одинаково. Если же говорить о мелочах, то у NGK вскоре после установки по изолятору пошли вверх коричневатые «лисьи хвосты». Прорыв газов? Однако продавец ознакомил меня с фирменным «разъяснительнным» журналом. Там свеча NGK приплясывала, улыбалась, показывая на свои бока с подобными следами, и утверждала, что «ей хорошо». Дескать, это никакой не прорыв газов, а притягивание различных частиц (в том числе масла) за счет электростатического эффекта. Подумалось — откуда бы в свечной шахте взяться маслу? После этого я наблюдал за свечами DENSO и обнаружил, что если у них и есть подобный эффект, то выражен он много слабее и становится заметным значительно позже. С тех пор применяю DENSO и вполне ими доволен.

Если вы не знаете, какие свечи нужны вашему двигателю, нужно помнить, что у большинства «японок» на подкапотной табличке есть рекомендованные марки свечей. Часто кодировки есть и для NGK, и для DENSO. Нет таблички? Не беда. В любом серьезном магазине есть каталоги, где вам порекомендуют свечи, исходя из данных вашего авто.

Вообще же, какие бы свечи вы не применяли, следует всегда иметь с собой комплект новых, заведомо исправных. Не так это дорого и не требует много места. Зато в дальней дороге выручить может. То же хочется пожелать и на предмет высоковольтных проводов.

Марк ПАВЕРМАН

"Автомаркет+Спорт" №7 21.02.03