Опубликовано 1 комментарий

Свечи накаливания

Свечи накаливания представляют собой электрические нагревательные элементы в камере сгорания автомобильного дизельного двигателя внутреннего сгорания. Свеча накаливания представляет собой металлическое устройство в форме карандаша с нагревательным элементом на конце.

История свечи накаливания

Свечи накаливания дизельных двигателей, как устройства облегчающие пуск двигателя внутреннего сгорания, впервые были использованы в 1929 году.

Первые свечи накаливания были очень простыми. В качестве резистора использовался очень толстый, выдерживающий высокие температуры провод, скрученный в одну или несколько катушек. Обычно это были свечи накаливания низкого напряжения, соединенные последовательным соединением. Свечи накаливания работали очень медленно, и воздействие продуктов сгорания сокращало их срок службы, а также, если одна из свечей накаливания перегорала, вся цепь прерывалась, а работающие свечи накаливания становились совершенно бесполезными.

Узнайте больше: Свечи зажигания

Техническое развитие дизельных двигателей требовало более быстрых и надежных свечей накаливания, способных работать с более высоким напряжением и питаемых через параллельное соединение. Решением была свеча накаливания в оболочке, где резистор был сделан из тонкой проволоки, свернутой в множество катушек, помещенной внутрь железной трубки, приваренной к одной стороне и заполненной изолирующим порошком. Затем трубка была помещена внутрь железного корпуса, как старые свечи накаливания с внешним резистором. Это был конец 1970-х. Эти свечи накаливания легли в основу современной технологии производства, которая используется до сих пор,но сейчас она более усовершенствована. Свечи накаливания этого типа имели трубку диаметром 6 мм, использовались на европейских автомобилях и имели революционное время запуска 17 секунд.

В 80-х годах производители свечей накаливания и двигателей сосредоточились на ускорении работы систем предварительного подогрева. В эти годы родились сверхбыстрые свечи накаливания с потрясающими характеристиками. Они были способны запускать дизельный двигатель менее чем за 10 секунд.

Свеча накаливания дизельного двигателя
Свеча накаливания дизельного двигателя

В 90-х годах европейское сообщество ввело в действие новые правила по ограничению выбросов загрязняющих веществ транспортными средствами. Согласно новому правилу, свечи накаливания должны были запускаться на этапе предварительного нагрева, а затем оставаться теплыми в течение более продолжительного времени (около 90 секунд), чтобы помочь двигателю лучше сгорать в холодном состоянии. Новая система, называемая пост-нагревом, была очень успешной в ограничении выбросов загрязняющих веществ, но требовала очень больших усилий для свечей накаливания. Все производители должны были найти новые технологические решения, чтобы соответствовать требованиям нового законодательства. Свечи накаливания с двойной нитью стали лучшим решением для определенных условий работы, но патент производителя Beru ограничивал доступ к этой технологии.

Узнайте больше: Октановое число

Японское решение новой проблемы регулирования загрязнения сильно отличалось от решения, принятого европейскими производителями двигателей и свечей накаливания. Они назвали это QGS (Quick Glow System), где свечи накаливания были простыми низковольтными моноволоконными свечами накаливания без какой-либо возможности регулирования температуры. Релейный блок был ядром системы, способным выдерживать напряжение свечи накаливания при напряжении 12 В в течение очень короткого времени предварительного нагрева (около 3 секунд), а затем снижать прикладываемое напряжение до 6 вольт, чтобы свеча накаливания оставалась теплой в течение более длительного промежутка времени последующего нагрева.

Следующей является система Istant Start Sistem (ISS), которая представляет собой новейшую технологию свечей накаливания, применяемую в дизельных двигателях. Это та же старая концепция QGS, но с новыми современными электронными технологиями. Свечи накаливания предназначены для работы при низком напряжении. Им на пару секунд дают напряжение 12-13 В, а затем нагревают за счет низкого напряжения или скачков напряжения 13 В. Каждая свеча накаливания имеет уникальный подводящий трубопровод и датчик температуры, сообщающий контроллеру значение температуры в камере сгорания. Свечи накаливания с предварительным нагревом также используются для оптимизации сгорания, предотвращения вибраций и дисбаланса двигателя во время работы двигателя. ISS второго поколения включает в себя фланец резистора, который нагревает воздух, поступающий в цилиндры, и способствует лучшему сгоранию и снижению выбросов загрязняющих веществ.

Конструкция свечи накала

Конструкция свечи накала
Конструкция свечи накала

Свеча накаливания представляет собой металлический либо керамический стержень.

Основным элементом металлической свечи накаливания является нить накаливания, которая вдавливается в стальную трубку с изоляционным порошком. В качестве изоляционного порошка в большинстве случаев используется спрессованный оксид магния. Сама нить накаливания состоит из двух частей. Первой составной частью нити накала является нагревательная спираль. Она изготавливается из высоколегированной стали, сопротивление которой не зависит от температуры. Второй составной частью свечи накаливания является регулирующая обмотка. Регулирующая обмотка изготавливается из материала, сопротивление которого увеличивается с увеличением температуры. Когда свеча накаливания холодная, она очень быстро нагревается. В то же время когда начинает увеличиваться температура на регулирующей обмотке, сама свеча накала наяинает остывать.

Металлические свечи накала доступны в двух вариантах исполнения. Свеча накаливания бортового напряжения с рабочим напряжением 11 вольт и так называемые низковольтные свечи накаливания с рабочим напряжением менее 11 вольт. В 2006 году свечи накаливания с бортовым напряжением обеспечивали время нагрева примерно от 6 секунд до 850 °C.

Свечи накаливания в дизельном двигателе
Свечи накаливания в дизельном двигателе

Еще более короткое время нагрева возможно с помощью низковольтных свечей накаливания. При нагревании эти свечи накаливания могут активироваться при напряжении выше их рабочего уровня. Напряжение, которое снижается после нагрева, генерируется бортовым напряжением с помощью электронного блока управления временем накала посредством широтно-импульсной модуляции . Это позволяет достичь времени нагрева от 3 с до 1000 ° C.

Свечи накаливания с нагревательными проводниками с керамическим покрытием были разработаны для сочетания сильного теплового удара и воздействия коррозии горячим газом. Обычно керамические свечи накаливания изготавливаются из нитрида кремния. Для двигателей современных легковых автомобилей с низкой степенью сжатия также требуются свечи накаливания, допускающие максимальную температуру до 1300 ° C и длительное время накаливания без старения при температуре более 1150 °C. Стремление к мгновенному запуску, как у бензинового двигателя, даже при очень низких температурах, требует скорости нагрева до 600 К / с( 330 °C/сек ) . Это возможно с керамическими свечами накаливания NHTC (New High Temperature Ceramic).

Узнайте больше: Предохранители Ауди A6 C6

Основное преимущество керамических свечей накаливания заключается в том, что падение температуры накаливания, которое часто наблюдается в металлических свечах накаливания из-за старения, практически не вызывает постепенного ухудшения характеристик холодного пуска и холодного хода. Даже при очень высоких температурах отжига 1200 ° C температура отжига обычно снижается менее чем на 50 К после 3000 часов работы.

Принцип работы свечи накала

Свечи накала дизельного двигателя
Свечи накала дизельного двигателя

В автомобилях с дизельным двигателем старого поколения, в отличие от автомобилей с бензиновым двигателем, для «холодного запуска» водитель не просто поворачивал ключ в положение «пуск». Вместо этого водитель для начала должен активировать свечи накаливания, для предварительного разогрева воздуха в камере сгорания до рабочей температуры. В ранних дизелях во впускном коллекторе использовалась свеча накаливания типа «Термостарт». Для достижения рабочей температуры ей требовалось около 20 секунд, и водителю транспортного средства приходилось вручную рассчитывать (или угадывать) время истечения подогрева.

Узнайте больше: Предохранители Ауди A6 C5

Со свечами накаливания внутри цилиндра технологические усовершенствования включали сигнальную лампочку на приборной панели, указывающую, как долго должен длиться предварительный нагрев. Фаза предварительного нагрева также автоматически активируется, когда водитель поворачивает ключ в первое положение.  Реле включает свечи накаливания пока и они работают пока на комбинации приборов горит сигнальная лампа. Этот процесс называется «предварительный нагрев» или «накаливание».

Развитие технологий позволило вносить некоторые усовершенствования в предварительный подогрев. Многие современные дизели автоматически активируют свои свечи накаливания, когда водитель отпирает замки автомобиля или открывает дверь автомобиля, что упрощает процесс и сокращает время, которое водитель должен тратить перед запуском двигателя.

В случае свечей накаливания, установленных в цилиндрах, по истечении заранее установленного времени реле свечи накаливания выключает световую индикацию “ожидания пуска” на приборной панели и отключает предварительный нагрев. Этот цикл обычно длится от 2 до 5 секунд. Затем водитель переходит к повороту ключа в положение «старт». Так же реле может отключать свечи накаливания уже после запуска двигателя и периодически их включать в зависимости от рабочей температуры двигателя. Такие вариации работы программируются в блоке управления двигателя.

Типичные неисправности свечей накала

Естественное старение свечи накаливания дизельного двигателя
Естественное старение свечи накаливания дизельного двигателя

Свечи накаливания являются такими элементами дизельного двигателя, которые отвечают за правильный запуск и правильную работу дизельного двигателя на холостом ходу. Проблемой является то, что при температуре выше 0 °C неисправности свечей накаливания никак не проявляются, так как для воспламенения рабочей смеси подогрев воздуха не требуется. Как правило то, что свечи накала неисправны выясняется в первые заморозки. Когда автомобиль начинает трудно заводиться или вообще не заводится. То есть если температура воздуха окружающей среды снизилась до минуса и автомобиль начал плохо заводиться значит необходимо проверить исправность свечей накаливания.

Узнайте больше: Моторное масло

Большинство типичных естественных причин выхода из строя или неправильной работы свечей накаливания связано именно с нагревательным стержнем. Очень распространены случаи выхода из строя свечей накаливания в результате естественного старения. Срок службы этих частей дизельного двигателя составляет около 100 000 километров пробега или 5 – 7 календарных лет с момента производства. В результате естественного старения при эксплуатации значительно увеличивается сопротивление нити накаливания или вовсе происходит разрыв цепи при котором свеча перестает выполнять свои функции.

Так же свечи накаливания очень боятся механических повреждений. Если свеча получает механические повреждения, то ее установка уже нецелесообразна. При наличии повреждений на стержне(даже микротрещин) в ходе эксплуатации при огромных температурах очень велика вероятность ее неправильной работы, вплоть до саморазрушения.

Проверка свечей накаливания

Проверка свечи накаливания
Проверка свечи накаливания

Способов проверки свечей накаливания достаточно много. Самым надежным способом проверки является демонтаж свечи и проверка ее с помощью автомобильного аккумулятора на нагрев. Для этого необходимо взять провод, один конец которого будет находиться на плюсовой клемме автомобильного аккумулятора, а другой — на соединительной шпильке. С помощью пласкогубцев (или другого рода зажима, чтобы не обжечь руки) поднести и дотронуться корпусом до минусовой клеммы. Свеча должна разогреться до красного состояния. Это будет свидетельствовать о правильной работе свечи накала. Если свеча разогревается слабо, или вообще не разогревается, — значит данная свеча подлежит замене.

Демонтаж свечей накаливания является довольно трудоемким делом, в ходе которого, не имея опыта, можно легко ее заломать и тогда начинаются более серьезные трудности. По-этому демонтажа свечей обычные пользователи стараются избегать и применяют более простые методы проверки. Если конструктивные особенности автомобиля позволяют взглянуть на свечу через отверстие под форсунку, то некоторые специалисты рекомендуют выкручивать ее. Правда для проверки свечей уже будет необходимо два человека и процедура проводится следующим образом. Выкручивается топливная форсунка и первый человек наблюдает в отверстие, а второй переводит ключ зажигания автомобиля в первое положение находясь в салоне. В момент поворота ключа(или пока на приборной панели горит индикационная лампа) первый сотрудник должен наблюдать разогревание до красна нагревательного стержня. Если разогрев слабый, или его нет вовсе, свеча подлежит замене.

Остальные способы проверки свечи накала сводятся к проверке на целостность нити накала. Для проведения такой операции необходимы либо провода с лампочкой, либо мультиметр.

Узнайте больше: Автомобильный стартер

В случае с наличием мультиметра, он выставляется на прозвон. Проверяется наличие звукового сигнала замыканием контактов мультиметра. Если мультиметр издает звуковой сигнал — значит он готов к работе. Один контакт мультиметра прикладывается к соединительной шпильке, а другой к корпусу двигателя. Если мультиметр издает звуковой сигнал — нить свечи накаливания целая, а в противном случае свечу необходимо заменить.

При отсутствии мультиметра целостность нити накаливания можно проверить с помощью лампочки и проводов. Для этого необходимо иметь лампочку соединенную между двумя проводами и заряженный автомобильный аккумулятор. Один конец провода отправляется на плюсовую клемму подключенного автомобильного аккумулятора, а другой на соединительную шпильку свечи накаливания. Если лампочка в соединенной цепи загорается — нить свечи находится в исправном состоянии, а в противном случае ее необходимо заменить.

 

1 комментарий к “Свечи накаливания

  1. Замена реле производиться следующим образом: прежде всего, вытягиваются провода, идущие от блока управления и на свечи накаливания. Затем снимаются крепежные элементы, посадочное место очищается и новое реле устанавливается на место старого. Проводка подключается в обратном порядке. Следует отметить, что многие неопытные владельцы авто недооценивают значимость токоограничительного резистора, забывая его подключить к БУ или не подключают вовсе во время самостоятельной замены детали. Привести это может только к одному – реле свечей накала и свечи просто не будут работать.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *