Что такое свеча накаливания

Свечи накаливания дизельных двигателей, устройство и принцип работы

Свечи накаливания дизельных двигателей это специальные нагревательные элементы, которые находятся внутри камеры сгорания ДВЗ. При повороте ключа до первого щелчка, на приборной панели загорается на несколько секунд специальный знак. Он информирует водителя о том что включился подогрев камеры и нужного немного подождать. Как только она тухнет, смело можно заводить мотор.

Почему же так? Все достаточно просто, при относительно низких температурах, двигатель на дизельном топливе очень трудно запустить из-за другой системы работы. Топливо в нем зажигается не свечей зажигания как в «Бензинке», а путем сжатия воздуха. Поэтому при каждом холодном пуске требуется подогревать пространство над поршнем. Свеча накала с этим справляется и нагревает его от 800 до 1300 градусов.

Принцип работы свечи накаливания дизельных двигателей

По конструкции и принципу роботы, свечи очень сильно похожи на погружные нагревательные элементы. При подаче на них питания, спираль нагревается до высоких температур, отдавая свое тепло. Сама спираль накрыта керамическим либо металлическим наконечником. На самых первых дизелях устанавливались свечи с голыми спиралями. Особой надежностью они не обладали. Полностью она отключается когда температура двигателя достигает примерно 75 градусов. На каждом автомобиле по-разному.

Конструкция свечи накаливания

В современных моторах устанавливают накал с двумя спиралями. Это дает возможность ЭБУ более точно регулировать температуру. Пропадает риск перегрева, и увеличивается срок службы в несколько раз.

Свеча накаливания с двумя спиралями

Неисправности

Главная проблема с которой сталкивается нагреватель это его перегрев. Он наступает при не стабильной работе двигателя. При проблеме со впрыском топлива, свеча очень быстро перегорает, тем самым не прослужив и половины срока службы. Поэтому при замене данных деталей следует разобраться почему они вышли из строя. Возможно проблема кроется совершенно в другом месте.

Замена

Браться за замену Свечи накаливания дизельных двигателей которую не выкручивали со своего посадочного места больше трех лет мало кто хочет. На это есть свои причины. Резьба прикипает к колодцам, тем самым создавая прочное соединение. Ко всему еще добавляется длина и тонкость стержня. Так сразу взять ключ и выкрутить вряд-ли получится. Нужно будет обрабатывать резьбу проникающими смазками и растворителями. Поэтому делать нужно все осторожно и без спешки.

Источник

Что такое свеча накаливания? Где она используется и какой у неё принцип дейсвия?

Как известно всем автолюбителям, в бензиновом ДВС, в отличие от дизельного мотора, используются свечи зажигания. При этом в камере сгорания дизельного мотора топливо воспламеняется за счет многократного повышения давления воздуха и его температуры при резком сжатии воздуха поршнем. Зимой для прогрева камер сгорания применяются специальные устройства, которые называются свечами накаливания. Как только водитель включает зажигание, свечи накаливания начинают свою работу. При этом для полного прогрева свече накаливания требуется менее двух секунд.

Расположение свечей накаливания

Во всех современных дизельных моторах с прямым впрыском топлива свечи накаливания расположены в головке блока цилиндров. Их наконечники немного выступают внутри камеры сгорания. При этом каждый из цилиндров должен содержать собственную свечу накаливания.

В большинстве современных дизельных агрегатов свечи накаливания работают не только при запуске, но и на протяжении определенного промежутка времени после запуска. Это необходимо для более стабильной работы двигателя на холостом ходу.

Конструкция свечей накаливания

Конструкция свечи накаливания состоит из корпуса с резьбой, внутрь которого впрессован штифт с нагревательным элементом. В свою очередь нагревательный элемент состоит из двух соединенных последовательно спиралей, первая из которых служит стабилизатором тока, а вторая отвечает непосредственно за разогрев.

Работа свечи накаливания

После включения зажигания двигателя на холостом ходу свечи накаливания подключаются к электропитанию, и практически вся энергия используется нагревательной спиралью. В это время температура свечи мгновенно увеличивается.

После быстрого прогрева начинает выполнять свои функции вторая спираль, которая представляет собой сопротивление с положительным температурным коэффициентом. Иными словами, при повышении температуры свечи сопротивление второй спирали увеличивается, и она ограничивает ток спирали накаливания.

Как видим, свеча накаливания – это специфичный саморегулирующийся элемент. Который потребляет максимальный ток в холодном состоянии, и автоматически уменьшает потребление тока после прогрева. При этом спираль накаливания изготовлена из специального металла, который не изменяет свое сопротивление при повышении температуры.

Данное видео ответит на вопрос, почему в дизельных двигателях используются свечи накаливания:

Видео о том, как можно проверить работоспособность свечей накаливания своими руками:

Как самому проверить свечи накаливания:

Источник

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.

Источник

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

Источник

Свеча накаливания

Свечи накаливания (также калильные свечи) — детали в дизельном двигателе, в предпусковом подогревателе двигателя, в автономном отопителе салона (кабины) и в калильном карбюраторном двигателе (широко распространены в авиа-, судо-, и автомоделировании), служащие для облегчения его холодного пуска. В отличие от свечей зажигания, они не дают искру, а представляют собой обычный электронагревательный элемент.

Спирали калильных свечей калильных двигателей (на работающем двигателе) постоянно нагреты до высокой температуры и в конце каждого такта сжатия воспламеняют топливо-воздушную смесь.

Содержание

Назначение

При нормальной работе дизеля горючее в цилиндрах поджигается путём самовоспламенения в момент впрыска его форсунками в предварительно сжатый поршнем воздух, нагретый до 700—900°С; соответственно, обычных искровых свечей зажигания, как в бензиновом двигателе, в его конструкции нет и не требуется.

Свечи накаливания являются по сути частью предпускового устройства двигателя и нужны по большому счёту только для облегчения пуска дизеля после долгого простоя («на холодную») за счёт улучшения условий образования рабочей смеси, особенно если температура воздуха низка (ниже +5°С). При такой температуре дизельное топливо испаряется неохотно, и не образует необходимой для работы двигателя смеси с воздухом.

Некоторые дизельные двигатели с непосредственным впрыском топлива в камеру сгорания (без предкамер) вообще не имеют свечей накаливания, в основном это сравнительно крупные и тихоходные тракторные двигатели или двигатели, приводящие в движение промышленное оборудование. Некоторые дизели вместо свечей накаливания используют предпусковой подогреватель в виде встроенной во впускной коллектор нагревательной решётки (grid heater) — как пример можно назвать 5,9-л. дизели фирмы Cummins, устанавливаемые на автомобиле Dodge Ram. У некоторых тракторов свеча накаливания только одна, расположенная во впускном коллекторе и работающая в паре с дополнительной форсункой (при запуске непрерывно в небольшом количестве впрыскивается дизельное топливо); таким образом, перед пуском в камеры сгорания подаётся не холодный воздух, а горячий вместе с продуктами сгорания дизтоплива. Данное устройство называется электрофакельный подогреватель.

Принцип работы

Упрощённо говоря, калильные свечи представляют собой обычный погружной электронагреватель со спиральным резистором. Стержень свечи накаливания выступает в камеру сгорания (или предкамеру) дизеля, так, что его кончик расположен на границе создаваемого форсункой завихрения рабочей смеси.

Обычно свечи накаливания подключаются автоматически после поворота ключа зажигания в положение, непосредственно предшествующее тому, в котором включается стартер (III, Start или аналогичное). При этом на щитке приборов зажигается специальная лампа-индикатор (показана на иллюстрации), а свечи накаливания начинают нагреваться до высокой температуры (рабочий элемент становится красным), попутно прогревая камеры сгорания и поступающий в камеру сгорания воздух (кроме форкамерных моторов). Однако 2-5 секунд электронакала свечи с холодного состояния хватает только для её саморазогрева, нагреть воздух и холодный металл массивного блока цилиндров и его головки свеча не в состоянии, тем более что воздух при кручении стартером двигателя постоянно замещается извне на не подогретый. Таким образом, главная цель нагрева свечей — это подогрев впрыскиваемого топлива до температуры, при которой оно испарится, хорошо смешается с поступающим воздухом и легко воспламенится уже от компрессии.

После повышения температуры свечи до достаточного уровня (обычно это занимает от 2 до 5 секунд) индикатор гаснет, после чего двигатель можно запускать. Обычно индикатор гаснет тем быстрее, чем выше температура воздуха, но, как правило, напряжение на свечи продолжает подаваться довольно долго. Непосредственно перед пуском двигателя или, чаще всего, вскоре после него свечи накаливания отключаются.

Во время пуска двигателя впрыскиваемое через форсунки топливо сильно нагревается и испаряется, хорошо смешивается с воздухом. Далее, за счёт компрессии, топливо-воздушная смесь самовоспламеняется. Если свечи неисправны или на них не поступает ток, то компрессии холодного дизельного двигателя оказывается недостаточно для уверенного воспламенения смеси — либо двигатель заведётся после продолжительного кручения стартера, либо не заведётся вовсе. Чем ниже окружающая температура, тем более затруднителен старт такого мотора. Исправный же дизельный мотор как правило заводится при минусовых значениях воздуха так же быстро, как и при плюсовых, что обеспечивается свечами накала и компрессией в пределах допуска.

В большинстве современных двигателей они могут продолжать работать до нескольких минут после пуска для снижения уровня вредных выбросов в атмосферу при работе холодного двигателя, а также для стабилизации процесса горения в ещё не полностью прогретом двигателе. Часто для этого напряжение не снимается совсем, но ступенчато снижается (например, +12В или + 24В при первичном прогреве, и +7В далее для поддержания температуры свечей). Затем подача тока на свечи полностью прерывается.

В ходе установившейся работы двигателя, свечи начинают играть уже другую роль, уже вспомогательную — становятся элементом системы распыления топлива, улучшающим приготовление рабочей смести (поток топлива постоянно «разбивается» о кончик свечи, что способствует созданию завихрений в камере сгорания). Также, представляя собою твёрдое тело с хорошей теплопроводностью, свечи накала продолжают подогревать впрыскиваемое топливо, будучи нагреваемыми уже процессами сгорания внутри двигателя.

Таким образом, от правильной работы свечей накала напрямую зависит зимний запуск дизельного двигателя и его дальнейшая работа.

Следует отметить, что схематика реализации системы свечей накала непосредственно зависит от производителя двигателя — могут подаваться различные напряжения, сами свечи могут быть выполнены из различных материалов, схема управления может учитывать и температуру воздуха, топлива, изменение сопротивления свечей в зависимости от их нагрева, температуру антифриза (по достижению которой заданной отметки отключать подогрев свечей) и так далее.

Свечи накаливания в калильном карбюраторном двигателе

Калильные свечи также применяются в двухтактных и четырёхтактных калильных карбюраторных двигателях, где они необходимы для начального и последующего (вначале на спираль подается электрический ток для разогрева спирали, воспламенителя, затем раскалённая спираль сама поддерживает температуру) воспламенения топливо-воздушной смеси.

Подразделяются на несколько видов:

Это необходимо для оптимального подбора температуры воспламенения горючей смеси, относительно климатического воздействия температуры окружающего воздуха.

Свечи накаливания в автономных отопителях и подогревателях

Свечи накаливания применяются также в автономных (работающих на дизельном топливе или бензине) предпусковых подогревателях двигателя и в автономных отопителях салона (кабины) автотранспорта. Назначение всё то же — воспламенить подаваемое форсункой топливо в камере сгорания.

На автомобилях «Запорожец» в расположенном спереди багажнике стоял автономный бензиновый отопитель салона, на ЛУАЗ-969 (двигатель спереди) этот же отопитель зимой подогревал холодный двигатель перед запуском. Бензин в камере сгорания отопителя воспламенялся при помощи свечи накаливания, после ро́зжига горение поддерживалось самостоятельно.

Источник