Исправно действующие и надёжные свечи накаливаения играют решающую роль при каждом холодном запуске. Благодаря интенсивной исследовательской и целенаправленной опытно-конструкторской деятельности, компания NGK всегда работает в соответствии с современным уровнем развития техники и является лидером в разработке технологий свеч накаливания.
Свечи накаливания NGK обеспечивают быстрое зажигание и, таким образом, экологически безопасное сгорание, даже при температурах ниже точки замерзания, при этом они создают оптимальные условия зажигания впрыскиваемого топлива посредством тепловой энергии, транспортируемой в камеру сгорания.
Строение
В холодное время года дизельные двигатели не всегда легко заводятся. Зачастую только одного нагрева недостаточно для того, чтобы завести двигатель. В камерах сгорания отсутствует необходимое тепло. Потеря тепла из-за холодного цилиндра и всасываемого воздуха препятствует самовозгоранию. Без притока тепла дизельный двигатель не достигает необходимой температуры.
Действие свеч накаливания
Главной задачей свеч накаливания является вырабатывание дополнительной энергии для запуска. Свечи накаливания NGK поставляют необходимую энергию. Перед запуском двигателя на свечу накаливания воздействует напряжение, вследствие чего калильная трубка нагревается до более чем 800 °C. Этот нагрев значительно улучшает способность двигателя к холодному запуску. Кроме того, тепловыделение свечи накаливания оптимизирует процесс сгорания, благодаря чему уменьшается выделение дыма, а также сокращаются другие выбросы.
Расположение в двигателе
Свечи накаливания встраиваются в головку цилиндра. Штифт накаливания выступает в калильный отсек или в предкамеры. Штифт накаливания должен находиться точно на кромке завихрения смеси. Таким путём он производит тепло именно там, где оно необходимо. Однако, штифт не должен слишком далеко выдаваться в камеру сгорания, иначе не гарантируется подготовка топлива и, следовательно, образование возгорающейся смеси топлива и воздуха.
Строение свечи накаливания
Как правило, различают свечи накаливания с металлическим штифтом и керамические свечи накаливания. В штифте накаливания свечи с металлическим штифтом нагревательная спираль вырабатывается необходимое тепло. В отличие от этого, керамические свечи накаливания работают без калильной трубки из металла. Вместо этого, их нагревательный элемент покрыт специальной керамикой. Поэтому керамические свечи накаливания, как правило, очень быстро достигают необходимую рабочую температуру. Кроме того, они более компактные, что особенно важно в современных двигателях.
троение свечи накаливания с металлическим штифтом
Саморегулирующаяся свеча накаливания облегчения пуска (штифтовая свеча накаливания SRM) относится к наиболее часто применяемым типам свечей накаливания. Она состоит из следующих элементов.
Нагревательная спираль
Нагревательная спираль саморегулирующейся свечи накаливания для облегчения пуска изготовлена из металла. При подаче тока на свечу накаливания, она начинает накаливаться и нагревает окружающую среду. Путём использования различного диаметра и длины проволоки при изготовлении нагревательной спирали можно изменять характеристики действия свечи и скорость её накаливания.
Изолирующий наполнитель
Внутренность калильной трубки заполнена сверхплотным, специальным порошком: оксидом магния. Оксид магния электрически изолирован и является отличным проводником тепла. Изолирующий наполнитель выполняет две важные задачи: Он защищает спирали от ударов и вибраций и гарантирует оптимальную передачу выработанного тепла.
Нагревательная трубка
Нагревательная трубка свечи накаливания с металлическим штифтом изготовлена из термостойкого сплава. Так же, как и изолирующий наполнитель, трубка защищает спирали от воздействия процесса сгорания и ударных волн, возникающих при сгорании.
Регулировочная спираль
Регулировочная спираль приварена к токопроводящему центральному электроду и нагревательной спирали. При повышении температуры также повышается сопротивление регулировочной спирали. Таким образом, в зависимости от температуры, спираль снижает прохождение тока к нагревательной спирали.
Центральный электрод
Через центральный электрод напряжение батареи попадает в спирали.
Резьба для ввёртывания
Резьба для ввёртывания высококачественной свечи накаливания всегда накатанная, а не нарезанная. Таким путём предотвращается повреждение отверстия свечи накаливания в головке цилиндра.
Присоединение
В точке присоединения к источнику тока проходит напряжение батареи.
троение керамической свечи накаливания
Нагревательная спираль керамической свечи накаливания имеет особо высокую температуру плавления. Кроме того, она покрыта силиконовым нитритом, чрезвычайно прочным керамическим материалом.
Комбинация нагревательной спирали с керамической оболочкой позволяет достигать высоких температур и имеет очень короткое время разорева, благодаря отличной теплопроводности.
К тому же, керамические свечи накаливания тоньше. Это важно, поскольку в современных двигателях мало места.
Нагревательная спираль
Так же, как и в свече накаливания с металлическим штифтом, в керамической свече накаливания есть нагревательная спираль из металла. Однако, её точка плавления очень высока и это позволяет добиваться более высоких температур накаливания и быстрого нагрева.
Керамическая оболочка
Нагревательная спираль или нагревательный элемент керамической свечи накаливания имеет покрытие из особенно прочного, керамического материала: силиконового нитрита. Этот материал защищает спираль от высокой температуры и вибрации и одновременно является хорошим проводником тепла, поэтому возникающее тепло быстро выделяется в камеру сгорания.
Регулировочная спираль
Металлическая регулировочная спираль, применяемая в саморегулирующихся свечах накаливания, увеличивает своё электрическое сопротивление при повышении температуры. Таким путём сокращается прохождение тока и свеча накаливания защищается от перегрева.
Центральный электрод
Через центральный электрод напряжение батареи попадает в спирали.
Изолятор
Резьба для ввёртывания высококачественной свечи накаливания всегда накатанная, а не нарезанная. Таким путём предотвращается повреждение отверстия свечи накаливания в головке цилиндра.
Болт клеммы
В точке присоединения к источнику тока проходит напряжение батареи.
Металлический корпус
Принцип действия дизельного двигателя
В отличие от двигателя с принудительным зажиганием, дизельный двигатель является двигателем с воспламенением от сжатия. Всасываемый воздух нагревается в цилиндрах путём сжатия до температуры ок. 700-900 °C , что при впрыскивании топлива приводит к самовозгоранию. Поэтому дизельный двигатель требует более сильной компрессии (степень сжатия 20-24:1) и соответствующей, более прочной конструкции, чем двигатель с принудительным зажиганием. Для достижения необходимых температур, также при неблагоприятных условиях эксплуатации, таких, как холодный запуск или мороз, в камеру сгорания должно подаваться дополнительное тепло.
Роль свечи накаливания в дизельном двигателе
В принципе, свеча накаливания работает как погружной нагреватель: Электрическая энергия проводится через спиральное сопротивление, которое при этом сильно нагревается (до
1000 °C).
При эксплуатации этот простой принцип создавал некоторые проблемы в отношении срока службы, защиты от перегрева и потребления тока. В 60-е годы процессы запуска длились до
30 секунд. В 80-е годы время запуска сократилось до 3-5 секунд. С введением двигателей TDI, при температуре выше 0 °C, различие по сравнению с двигателем с принудительным зажиганием практически исчезло. Только, если температура падает ниже 0 °C, по-прежнему требуется разогрев.
Будущие разработки двигателя и свечи накаливания
Развитие технологий никогда не прекращается. Промышленности необходимы свечи вторичного накаливания. Свечи накаливания должны действовать не только во время запуска, но также и в течение около 3 минут во время периода прогрева, в зависимости от температуры. Таким образом, с самого начала обеспечиваются высокие показатели хода и низкая степень эмиссии. Это неизбежно повышает требования к долговечности свеч накаливания.
В будущем будут использоваться дизельные двигатели с низкой компрессией, которые вследствие увеличенного наддува достигают большой мощности, при одновременно низкой эмиссии. Правда, подобные концепции имеют слабые пусковые характеристики, обусловленные конструкцией. Высокотемпературные свечи накаливания из керамики имеют в этом смысле некоторые преимущества, поскольку они нагреваются значительно сильнее, чем металлические свечи накаливания, а также имеют продолжительный срок службы.
Благодаря прогрессивной технологии свеч накаливания, различия в процессах запуска дизельного двигателя и двигателя с принудительным зажиганием в будущем будут практически не заметны.
Разогрев
Чтобы выполнить надёжный холодный запуск, прежде всего, при низкой температуре окружающего воздуха, дизельные двигатели должны быть оснащены свечами накаливания.
Причина: На момент запуска цилиндры и двигатель сильно охлаждены. Они забирают дополнительную энергию из без того уже холодного окружающего воздуха. Посредством только сжатия воздуха не может быть достигнута температура, необходимая для самовоспламенения.
Теперь в дело вступает свеча накаливания. Она вкручена в головку цилиндра. Её калильная трубка выступает в камеру сгорания и нагревается, как только включается питание. В зависимости от типа свечи накаливания, её температура повышается до 1000 °C. При этом свеча также нагревает камеру сгорания. Этот процесс перед собственно запуском двигателя называется "разогревом".
В ходе процесса разогрева ток сначала проходит через болт клеммы и регулировочную спираль к нагревательной спирали, которая вследствие этого быстро нагревается и вызывает накаливание конца штифта. В зависимости от типа двигателя, конец штифта нагревается с различной скоростью. При этом дополнительно повышается температура регулировочной спирали, уже нагретой проходящим током. Как следствие, увеличивается электрическое сопротивление, а ток уменьшается, чтобы предотвратить повреждение штифта накаливания.
Вторичное накаливание - Что это такое?
Накаливание после запуска, при работе двигателя, сокращает образование белого/голубого дыма и устраняет детонационный стук, характерный для холодного запуска. Калильное устройство состоит из саморегулирующихся свеч накаливания из металла или керамики, электронного реле времени накаливания свечи и температурного датчика.
Саморегулирующиеся штифтовые свечи накаливания имеют защиту от перегрева, действие которой выражается в ограничении подачи тока от батарей к свече, в случае повышения температуры. Но при работе двигателя напряжение увеличивается. При этом некоторые свечи накаливания могут перегореть. Это происходит в связи с тем, что после запуска токопроводящие свечи подвергаются ещё и воздействию температуры сгорания, т.е. свечи нагреваются изнутри и снаружи.
Советы по выполнению монтажа свечей накаливания
Перед установкой новой свечи накаливания нужно сначала очистить резьбу. Затем вручную вкрутить свечу так, чтобы она соприкасалась с уплотнительной поверхностью головки цилиндра. Затем затянуть свечу с соответствующим моментом затяжки. Внимание: Если крутящий момент неправильный, свеча может повредиться!
При монтаже следует особенно осторожно обращаться с керамическими свечами накаливания, т.к. некомпетентная установка может привести к порче керамического покрытия.
С помощью развёртки удалить копоть
Из-за своей конструкции дизельные двигатели способствуют усиленному образованию копоти. При замене свечей накаливания нужно очистить отверстие свечи накаливания специальным инструментом. Иначе отложения могут вызвать скопление тепла на новой свече накаливания и привести к перегреву.
Настоятельно рекомендуется применение развёрток Hazet - совместной разработки с компанией NGK:
- Подобрать развёртку, подходящую для свечи накаливания
- Смазать развёртку в передней части (лезвие) небольшим количеством смазки
- Плотно вкрутить развёртку в головку цилиндра
- Выкрутить развёртку и тщательно очистить
Правильный крутящий момент
Для надлежащего монтажа свечи накаливания рекомендуется использовать динамометрический ключ. Поскольку даже для специалистов почти невозможно оценить момент затяжки.
Это связано с тем, что крутящий момент состоит из двух величин, умножаемых друг на друга: силы, воздействующей на соответствующий центр вращения и длины рукоятки.
Если свеча накаливания устанавливается посредством неправильного крутящего момента, это может привести к потере компрессии. Из-за вибрации в керамических свечах накаливания может лопнуть керамика.
Применение слишком высокого момента затяжки может повлечь за собой сужение кольцевого зазора между металлическим корпусом и калильной трубкой. В этом случае свеча накаливания перегревается и выходит из строя.
Установка и демонтаж свечей накаливания
При монтаже необходимо выполнить следующее:
- Демонтаж свечи накаливания производить, по возможности, при прогретом двигателе.
- Осторожно отсоединить свечу накаливания.
- Удалить сжатым воздухом возможные отложения и загрязнения.
- Выкрутить старые свечи накаливания.
- Удалить загрязнения в области отверстия свечи накаливания - при необходимости, с помощью развёртки.
- Вручную вкрутить свечу накаливания, насколько это возможно.
- Установить на динамометрическом ключе нужный момент затяжки.
- Надеть звёздочку динамометрического ключа прямо на натяжную гайку свечи накаливания и плотно её затянуть.
Проверять свечи накаливания, но правильно
Шаг 1: Потребление тока проверяется с помощью клещевого амперметра в точке присоединения основного источника тока к свечам накаливания. Если в двигателе находится, например, четыре свечи накаливания и каждая потребляет 5 Ампер, то общее потребление тока должно составлять 20 Ампер. Если при измерении выявлена более низкая величина, значит, по крайней мере, одна свеча повреждена. Потребление тока варьируется от свечи к свече. Данные обо всех свечах накаливания производства компании NGK Вы найдете на сайте www.ngk.de/pro.
Шаг 2: Если свеча накаливания повреждена, рекомендуется заменить весь комплект. Если нужно заменить только повреждённую свечу, следует проверить каждую свечу по-отдельности. С помощью измерительного прибора, способного определить самое низкое испытательное напряжение, измеряется сопротивление между клеммой контактной гайки и металлическим корпусом.
Фотографии примеров поломок - Свечи накаливания с металлическим штифтом
Внешний вид свечи накаливания позволяет сделать вывод о возможной причине повреждения. Просмотрите наиболее важные фотографии примеров поломок и узнайте, о чём они сообщают.
Повреждения из-за перегрева
Подобное повреждение возникает, как правило, если начало впрыскивания или его форма настроены неправильно, если впрыскивается несоответствующее количество топлива или в камеру сгорания попадает масло.
Повреждение из-за превышения напряжения
"Вздутая" калильная трубка говорит об установке несоответствующей свечи накаливания (12 вместо 24 В), повреждении прибора управления или о чрезмерной выработке генератором напряжения.
Повреждённый штифт накаливания
Если штифт накаливания повреждён, то причина этого может быть в несоответствии начала впрыскивания, форме впрыскивания или неточно настроенном протоке.
Разрушения на корпусе или присоединении
В этом случае очевидно был применён неправильный момент затяжки или неверно наложен ключ.
Несоответствующие крутящие моменты могут также повредить свечу накаливания.
Фотографии примеров поломок - Керамические свечи накаливания
Внешний вид свечи накаливания позволяет сделать вывод о возможной причине повреждения. Просмотрите наиболее важные фотографии примеров поломок и узнайте, о чём они сообщают.
Повреждение из-за превышения напряжения/Обрыв нагревательной спирали
Повреждение из-за превышения напряжения возникает, если встроена несоответствующая свеча (12 вместо 24 В). Также существует вероятность, что прибор управления производит слишком большое напряжение или, что прохождение тока поздно отключается. Проверить прибор управления и генератор.
Повреждения из-за перегрева/Поломка
Поломка вследствие перегрева имеет место, если начало впрыскивания не соответствует, а также, если ненадлежащая форма впрыскивания или количество топлива. Также причина может скрываться в негерметичных поршнях и клапанах, если в камеру сгорания попадает масло.
Также причина перегрева может скрываться в негерметичных поршнях и клапанах, если в камеру сгорания попадает масло.
Разрушения на корпусе или присоединении
Подобные повреждения возникают при применении несоответствующего момента затяжки или при неправильном наложении ключа.
Повреждения на присоединении свечи накаливания возникают при применении несоответствующего момента затяжки или при неправильном наложении ключа.
Значение кода NGK
Одна свеча накаливания похожа н другую? Отнюдь: При ближайшем рассмотрении видно, что свечи накаливания различаются не только внешне, но и в отношении материалов и свойств.
С помощью унифицированного, алфавитно-цифрового кода на свечах накаливания NGK можно быстро идентифицировать каждую свечу. Убедитесь в этом сами!
Значение кода NGK
Код NGK содержит информацию о специальных свойствах свечи накаливания. Также указывается напряжение батареи или материал штифта накаливания. (pdf, 191 KB)
FAQ Свечи накаливания
1.1 Почему при замене свечей накаливания так важно позаботиться о том, чтобы сама свеча накаливания и шахта свечи были абсолютно чистыми?
При сгорании дизельного топлива образуется гораздо больше углеродистых отложений, чем при сгорании бензина. Поэтому, чтобы предотвратить «пригорание» свечи и будущие проблемы с демонтажем, нужно, чтобы и шахта свечи и сама свеча были чистыми. Кроме этого, углеродистые отложения вокруг нагревательного стержня могут служить своеобразным тепловым мостом, через них отводится больше тепла, чем необходимо, и это приводит к тому, что регулировочная спираль свечи накаливания не нагревается должным образом. Соответственно, сопротивление регулировочной спирали не увеличивается до нужных величин, что приводит к тому, что высокий ток проходит через нагревательную спираль более продолжительное время. Это может привести к перегреву свечи накаливания.
1.2 Какие неисправности инжекторной системы могут вызвать аномальное воспламенение в дизельном двигателе?
Работа форсунок современных инжекторных систем контролируется и настраивается несколько раз за цикл. Если инжекторная система исправна, аномального воспламенения быть не может. Однако если форсунки работают не должным образом из-за неправильного контроля, износа и т.п., может возникнуть аномальное воспламенение и, как следствие, оплавление нагревательного стержня свечи накаливания.
1.3 Могут ли «льющие» форсунки вызывать оплавление свечи накаливания?
При нормальной работе двигателя форсунки не распыляют топливо непосредственно на нагревательный стержень. Однако если такое случается (например, из-за загрязнения инжекторной системы), усиливается износ свечи (так называемая «топливная атака», когда топливо под высоким давлением попадает на нагревательный стержень).
1.4 Может ли попадание масла в камеру сгорания вызвать повреждение свечи накаливания?
Нагревательный стержень свечи накаливания, особенно керамический, подвергается повышенному износу под воздействием веществ, образующихся при сгорании масла. Если на нагревательном стержне появляются характерные отложения, необходимо проверить уплотнения двигателя.
http://www.ngk.de/ru
