Наша сеть партнеров Banwar
Журнал "Автомобілі"
№06-07 1998 року 
З іскри займеться полум'я
Історія свічки запалювання набагато довше історії автомобіля. Ще в 1860 р Жан Жозеф Ленуар запатентував свічку для газового двигуна. А на початку ХХ століття Готліб Хонольд відкрив безбатарейний запалювання від магнето. Звичне ж сьогодні батарейне запалювання з'явилося тільки в 20-і роки.
Керамічні ізолятори перших свічок зовні виглядали добре, але виявилися недостатньо міцними і при сильному затягуванні ламалися. Досліди з іншими матеріалами - тальком (стеатіта), цирконієм, спеченого корундом і слюдою - привели врешті-решт до сучасної свічці з пресованим ізолятором з грануляту окису алюмінію. Електроди, теж зазнали значних змін і за формою і за матеріалом, зараз найчастіше виготовляються з хромонікелевого сплаву, срібла або платини.
Історія свічок BERU почалася в 1912 р, коли німецький дослідник Альбрехт Рупрехт отримав патент на відрізнялася гідроізоляцією «свічку Рупрехта» і заснував власну фірму. Експлуатаційна надійність нової свічки виявилася настільки велика, що фірма BERU стала швидко розширюватися і незабаром компанію вже зараховували до провідних виробників свічок. Численні запатентовані розробки і випуск інших запасних частин, деталей і аксесуарів перетворили BERU в експерта автомобільної електрики. В даний час, з огляду на зростаючу стурбованість забрудненням навколишнього середовища, найважливішим показником роботи свічки є не стільки експлуатаційна надійність, скільки оптимальне згоряння суміші при мінімальній емісії.
Свічки запалювання BERU, високоточні і виключно надійні спеціалізовані деталі, витримують граничні зовнішні - літню спеку, зимовий холод - і внутрішні (в камері згоряння) навантаження: висока напруга, тиск до 50 бар, температуру до 3000оС, хімічну корозію.
На сьогоднішній день майже всі транспортні засоби приводяться в дію так званими двигунами Отто, широко відомими як двигуни внутрішнього згоряння (ДВЗ). При цьому в ДВС (на відміну від дизеля) головна роль відводиться свічці запалювання як джерела примусового займання робочої суміші, яке відбувається в кінці такту стиснення завдяки іскрі, що виникає при відповідному високому напрузі, що виробляється котушкою запалювання. У точно визначений момент часу відбувається пробій іскри між центральним і бічним електродами свічки. Фронт полум'я від іскри поширюється по всьому об'єму камери згоряння до повного вигоряння суміші. Вивільнюване тепло збільшує температуру, тиск в циліндрі стрімко зростає, і в результаті поршень видавлюється вниз. Рух поршня передається через шатун колінчастого валу, який через трансмісію приводить в рух автомобіль.
Конструкція сучасної свічки запалювання:
1 - контактне з'єднання наконечника свічки, передає напругу запалювання на центральний електрод;
2 - пятігребенчатий ізолятор, що перешкоджає току витоку за рахунок подовження шляху проходження;
3 - струмопровідний стрижень, запресованих в струмопровідну стекломассу, пов'язаний з центральним електродом;
4 - керамічний корпус, ізолюючий центральний електрод від маси. Здатний витримати напругу пробою до 48 кВ;
5 - нікельований корпус свічки, з'єднаний з корпусом гарячим пресуванням;
6 - електропровідний стекломасса, що з'єднує токонесущий стрижень з центральним електродом;
7 - фіксоване зовнішнє кільце ущільнювача, герметизуюче з'єднання свічки з головкою блоку і поліпшує тепловідвід;
8 - внутрішнє ущільнення, що фіксує положення ізолятора і поліпшує внутрішній тепловідвід;
9 - центральний електрод, що забезпечує іскровий пробій;
10 - підстава ізолятора, що виступає в камеру згоряння;
11 - фаска, що полегшує вгвинчування свічки в головку блоку;
12 - повітряний зазор, що впливає на самоочищення і утворення нагару;
13 - бічний електрод, що містить легуючі добавки на нікелевої основі, значно збільшують термін служби.
Кожна свічка повинна виробляти іскру від 500 до 3500 разів (!) В хвилину, причому дуже часто в екстремальних зовнішніх умовах: при запуску холодного двигуна взимку, при роботі з максимальним навантаженням протягом тривалої швидкісної їзди по автомагістралях, при русі в міському режимі «стоп -вперед »і т.д.
BERU пропонує великий асортимент свічок запалювання. Для двигунів, які важко обслуговувати, BERU спільно з автомобільною промисловістю розробила свічки з пробігом до 100 тис. Км. Як матеріал для центральних електродів BERU використовує найрізноманітніші матеріали. Спеціальні мідно-нікелеві сплави в поєднанні з мідним сердечником відрізняються високою теплопровідністю і хорошими антикорозійними властивостями. Ще більшою теплопровідністю володіє срібло, а платина має оптимальну стійкість до обгорання, збільшуючи тим самим термін служби свічок. Не менш важлива і геометрія бічного електрода, яка впливає на подачу пального, знос самих електродів, відведення тепла і напруга запалювання. Численні варіанти електродів пропонуються в залежності від необхідного робочого режиму іскроутворення. Наприклад, коротка повітряна іскра, змінна, комбінована повітряно-змінна.
Найкоротша відстань між центральним і бічним електродами називають зазором, який іскра запалювання повинна пробити. В кожному випадку оптимальний зазор вказується в залежності від двигуна. Максимальна точність при виборі зазору особливо важлива, тому що неправильно встановлений зазор значно погіршує працездатність свічки і тим самим двигуна.
Якщо зазор малий, починаються перебої в системі запалювання (пропуск іскри), робота двигуна стає нестійкою і різко погіршуються показники відпрацьованих газів.
Якщо зазор великий, виникає необхідність в більш високій напрузі іскроутворення, що може спричинити проблеми в роботі системи запалювання.
Свічок з декількома електродами, налаштованими з різними зазорами, регулювання не потрібно.
На дію свічки запалювання в камері згоряння впливають два найважливіших чинники: іскровий проміжок та положення іскри. Що стосується іскрового проміжку, то розрізняють повітряний іскровий проміжок - найкоротший шлях, який проходить іскра від бокового до центрального електрода, щоб запалити робочу суміш в камері згоряння, і шлях ковзання іскри - відстань, яке проходить іскра, ковзаючи по наконечнику ізолятора (попутно спалюючи утворюється нагар), до моменту пробою на бічний електрод.
Розташуванням іскрового проміжку в камері згоряння визначають положення самої іскри.
Свічка запалювання повинна герметично угвинчуватися в головку циліндра. Залежно від конструкції двигуна розрізняють два види ущільнень: за допомогою ущільнювальної шайби, коли зафіксоване на корпусі свічки зовнішнє кільце ущільнювача приймає на себе функції ущільнення, і конусное, або Галтельні, при якому профіль поверхні корпусу забезпечує свічці герметичне ущільнення в опорній поверхні головки блоку.
Свічки з ущільненням по поверхні і невеликими розмірами використовуються, як правило, в «тісних» багатоклапанних двигунах.
BERU виробляє також і спеціальні свічки запалювання для особливих умов. Наприклад, повністю екрановані перешкодозахищеність свічки в сталевому корпусі (наприклад, в VIP-автомобілях), свічки для автомобільних і стаціонарних двигунів, що працюють на газі, вимірювальні свічки, використовувані на досвідчених або контрольних двигунах.
Завжди, зрозуміло, слід застосовувати свічки, рекомендовані для конкретних двигунів. Неминучим наслідком вибору свічок з неправильним калильним числом, зазором або довжиною різьблення стане зниження потужності і часті відмови двигуна, а також вихід з ладу каталізатора. (Поняття «краплинне число» визначає здатність приймати на себе і нести високу термічну навантаження. Краплинне число вказує, в якому обсязі прийняте свічкою тепло може бути віддано голівці блоку. Якщо ця величина більше необхідної для даного типу двигуна, свічка буде перегріватися, що призведе до так званого «гартівного запалення», при якому робоча суміш в циліндрі запалюється не тільки від іскри запалювання, але і від перегрітої свічки. Якщо краплинне число занадто мало, при малих обертах двигуна температури свічки не х атіт для її самоочищення. Результатом стануть перебої в роботі системи запалювання, підвищена витрата робочої суміші, зростаюча емісія.)
Під час зняття свічки ні в якому разі не можна допустити, щоб в камеру згоряння потрапила бруд. Тому спочатку треба послабити свічку на кілька оборотів різьблення, потім почистити корпус стисненим повітрям або пензликом і тільки потім остаточно вивернути.
Під час установки свічки різьблення, а також отвір в голівці блоку повинні бути чистими. Нікелеве покриття корпусу свічок BERU робить зайвим застосування масла. Момент затягування свічки повинен відповідати строго заданій величині.
Полегшити і спростити вибір свічок запалювання BERU допоможе каталог «Свічки запалювання і розжарювання» (№ 5 000 004 001), «Керівництво по автоелектриці» (№ 5 000 002 004) і «Інформація про електродах» (№0 800 100 001).
* * *
Численні негативні фактори, що впливають на стан свічки, - перевантаження, низькоякісне паливо, часта їзда в міському циклі - можуть привести до збоїв в роботі двигуна.
Ерозія іскри і корозія електродів виникають через термічного перевантаження, викликаної застосуванням неякісного палива, а також через невідповідне калильного числа. Замикання електродів і електродетонація призводять до збільшення зазору і пропажі іскри. Електродетонація, спровокована згорянням залишків робочої суміші в камері згоряння, несправними клапанами, застосуванням свічок не з тим калильним числом або низькооктанових паливом, може викликати вихід з ладу поршнів.
Детонаційне згоряння виникає також через невірно встановленого моменту запалювання або занадто високою компресії.
Чим більше потужність двигуна, тим вище температура в камері згоряння, і це потрібно враховувати при виборі свічки. В значній мірі розмір підстави ізолятора визначає теплопоглинання, при якому тепло проводиться від заснування електрода через центральний електрод і внутрішнє ущільнення на корпусі свічки.
Свічки з довгим підставою ізолятора і, відповідно, приймають більше тепла, називають «гарячими».
Свічки з коротким підставою ізолятора і приймають менше тепла називають «холодними».
Свічки BERU прекрасно працюють в будь-яких умовах, будь то рух в міському режимі або марафон по автостраді, тріскучий мороз або пекельна спека. Однак навіть найкращі вироби схильні до природного зносу. Тому автомобілебудівники вказують певні терміни заміни свічок.
Генеральна лінія фірми передбачає, що свічки запалювання повинні змінюватися найпізніше раз в два роки. Це сприяє не тільки збереженню потужності двигуна, а й захисту дорогого каталізатора, який може бути пошкоджений через перебої в системі запалювання. Якщо врахувати, що комплект свічок коштує близько 20 ньому. марок, а каталізатор - близько 1500 марок, то стає очевидним, наскільки важливий регулярний контроль стану і своєчасна заміна свічок.
Постійно зростаючі вимоги до охорони навколишнього середовища, тенденція до більш повного використання палива при оптимальному згорянні, боротьба за зменшення гучності двигуна змушують застосовувати тільки високоефективні системи запалювання.
І тут свічці запалювання відводиться особлива роль. Тільки в тому випадку, якщо в циліндрі є достатня кількість збалансованої робочої суміші і підтримується необхідна температура горіння, а між електродами свічки утворюється потужна іскра, двигун працює рівно, на повну потужність і з невеликою кількістю вихлопних газів.
Сьогодні BERU є одним з найвідоміших виробників автомобільної електрики. 150 проектувальників і конструкторів відділу розробки і розвитку постійно працюють над вдосконаленням випускаються і створенням нових виробів.
Природно, багато нових ідей народжуються всередині колективу, однак BERU тісно співпрацює і з багатьма автовиробниками, виконуючи численні спеціальні замовлення.
Особливе значення BERU надає якості продукції, що випускається. Основний постулат філософії якості BERU говорить: «Спостереження за виробництвом замість контролю готових виробів».
Підсумком такої копіткої роботи (а контролем якості займається кожен десятий співробітник фірми) стала мінімізація шлюбу: 50-80 бракованих свічок на кожен мільйон готових виробів. Саме якість є найвищим критерієм, який дозволяє вистояти в конкурентній боротьбі. Отримання фірмою BERU сертифіката DIN / ISO 9001 було само собою зрозумілим кроком. Сертифікації підлягають не тільки самі свічки, а й все конструкторсько-технологічні та виробничі процеси, менеджмент і технічне оснащення фірми.
Випробування минулих років - війни, інфляція, економічні кризи - загартували BERU. Тепер фірмі належить прорив в третє тисячоліття. На головному підприємстві в м Людвігсбурзі споруджений новий центр розвитку, оснащений спеціальним обладнанням, сучасними верстатами, спеціальної вимірювальною апаратурою, кліматичними камерами-кондиціонерами, лабораторіями металографії і балансування. Як бачите, BERU впевнено дивиться в майбутнє.
Характерні зміни свічки в процесі експлуатації
освинцьовані свічки
Зовнішній вигляд: основа ізолятора місцями має коричнево-жовтий або зеленуватий колір глазурі. Причина: присадки до бензину, що містять свинець. Наслідок: при більш високому навантаженні облицювання стає електропровідності, в результаті чого виникають перебої в системі запалювання (відсутність іскри). Можливо пошкодження каталізатора. Рекомендації: замінити паливо і поміняти свічки - ефективна чистка неможлива.
Свічки, вкриті кіптявою
Зовнішній вигляд: основа ізолятора, електроди і корпус свічки вкриті оксамитовим, чорним нальотом. Причина: освіта збагаченої суміші, забруднений повітряний фільтр, несправне пусковий пристрій, надмірна активність в міському режимі руху або неправильне значення калильного числа. Наслідок: відсутність іскри з-за струму поверхневої витоку, поганий пуск двигуна в холодному стані. Можливо пошкодження каталізатора. Рекомендації: правильно встановити паливно-пусковий пристрій, замінити повітряний фільтр, почистити або замінити свічки запалювання.
замаслення свічок
Зовнішній вигляд: основа ізолятора, електроди і корпус свічки покриті чорною масляною плівкою. Причина: надлишок олії в камері згоряння, зношені поршневі кільця, циліндри і напрямні втулки клапана. Наслідок: поганий запуск двигуна, відсутність іскри або повна відмова свічки, викликаний коротким замиканням. Рекомендації: скорегувати рівень масла, в разі необхідності перебрати двигун, замінити свічки запалювання.
відкладення
Зовнішній вигляд: явні відкладення на підставі ізолятора і бічному електроді у вигляді шлаків. Причина: складові частини сплаву з паливно-масляних добавок утворили опади. Наслідки: можлива електродетонація, а при певних умовах і вихід з ладу двигуна або каталізатора. Рекомендації: перевірити паливо і замінити масло, уникати присадок, поміняти свічки запалювання.
Припаяний центральний електрод
Зовнішній вигляд: чітко видно припій центрального електрода, пухирчастий, губчастий (ніздрюватий), розм'якшений кінчик підстави ізолятора. Причина: термічна перевантаження в результаті електродетонаціі (наприклад, через занадто раннього моменту запалення), залишки згоряння в камері згоряння, несправні клапани і розподільники, свічки з неправильним калильним числом або пусковим моментом. Наслідок: відсутність іскри, втрата потужності, пошкодження двигуна. Рекомендації: перевірити згоряння і змішуванні палива. Бажано поставити нові свічки з правильним калильним числом.
Пошкодження основи ізолятора
Зовнішній вигляд: поломка ніжки ізолятора. Причина: удар, падіння або тиск на центральний електрод, горіння з детонацією, попадання масла в камеру згоряння.
Наслідок: відсутність іскри, поява іскри запалювання в місцях, з яких не надходить свіжа суміш. При подальшій експлуатації ізолятор може вибухнути. Рекомендації: поставити нові свічки запалювання.
Надмірний знос електродів
Зовнішній вигляд: у центрального і бічного електродів спостерігається очевидний знос матеріалу. Причина: агресивні паливно масляні добавки, несприятливе співвідношення течій (потоків) через відкладення в камері згоряння.
Наслідок: відсутність іскри (особливо при прискоренні) - для високої напруги вже мало занадто великого зазору між електродами. Рекомендації: поставити нові свічки запалювання.
припаяні електроди
Зовнішній вигляд: електроди нагадують цвітну капусту. Відкладення шкідливого для свічки матеріалу. Причина: термічна перевантаження в результаті електродетонаціі (наприклад, через занадто раннього моменту запалення), залишки згоряння в камері згоряння, несправні клапани і розподільники, неправильний пусковий момент свічки. Наслідок: спочатку відсутність іскри, а потім пошкодження двигуна і каталізатора. Рекомендації: перевірити згоряння і змішуванні палива. Замінити свічки.
Автор: Андрій Короткевич