Свечи накаливания для дизеля — принцип работы

Задачей свечей накаливания — максимально быстрый нагрев воздух в камере сгорания дизельного автомобиля, поскольку воспламенение смеси, в данном случае, происходит при температуре 800–850 C и одним только сжатием такого показателя не добиться. Поэтому, после запуска двигателя, свечи должны работать до момента, пока его температура не достигнет 75°C.

При относительно теплой погоде выход из строя одной или двух свечей накала может быть малозаметным, а вот с наступлением холодов сразу возникают трудности с запуском дизельного мотора и потребность в проверке свечей.

Свечи накала

Длительностью подачи тока на свечу и величиной напряжения управляет реле или специальный электронный блок (свечи при накаливании до 1300 градусов в течение 2–30 сек. потребляют ток от 8 до 40A каждая). На приборной панели лампочка в виде спирали показывает водителю, что крутить стартером, покуда она не погаснет, рано. В современных конструкциях электроника отслеживает температуру двигателя, и если мотор достаточно теплый, то не включает свечи вообще.

При неисправных свечах, теплый (свыше 60 °C) дизель заводится без проблем, трудный запуск дизеля только на холодную.

Свеча накаливания может выходить из строя по двум причинам:

• исчерпан ресурс спирали (ориентировочно после 75–100 тыс. км пробега);
• неисправна топливная аппаратура.

Назначение

Указатель работы свечей накаливания на щитке приборов. Заводить двигатель можно после того, как он погаснет.

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-литровые 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.

Типы свечей накаливания

Штифтовые

Свечи накаливания для дизеля бывают двух типов:

• штифтовые;
• керамические.

Они имеют схожую конструкцию, отличие заключается в рабочем элементе. В штифтовых, рабочим элементом является штифт накаливания из термокоррозийного стержня, плотно запрессованный в корпус свечи. Внутри него находится уплотненный порошок оксида магния и спиральная нить.



Электрическая схема такой свечи довольно проста. Ток подается на головку, от нее по токопроводящему стержню к металлической нити накаливания, состоящей из двух резисторов — нагревательной и регулирующей спиралей.

1. Сопротивление первой постоянное, не зависящее от температуры;
2. вторая спираль имеет положительный температурный коэффициент.

Принцип ее работы заключается в том, что чем выше температура мотора, тем меньше температура нагрева свечи (когда регулирующая спираль нагревается, ее сопротивление растет, и на нагревательную спираль подается меньший ток). Такая свеча нагревается до 850 градусов, время ее работы составляет от 4 секунд до двух минут и зависит от температуры мотора и параметров самой свечи.

Продолжительность подогрева горючего регулирует блок управления, контролирующий показания датчика температуры охлаждающей жидкости. На панели приборов имеется контрольная лампа, сигнализирующая о том, что работает подогрев. Когда она гаснет – двигатель готов к запуску. Существует два варианта включения свечей накаливания: ключ зажигания поворачивается во второе положение, либо предпусковой подогрев включается, когда открыта водительская дверца. Свечи, продолжающие работать после запуска мотора, помогают сократить время прогрева и обеспечивают более полное сгорания топлива, снижая тем самым выбросы вредных веществ.

Керамические

Керамические свечи накаливания – это второй тип подогревающих устройств. Ее электрическая схема не отличается от предыдущей. Рабочим элементом такой свечи является керамический стержень, внутри которого находится керамический нагревательный элемент. В течение двух секунд происходит нагрев стержня до 1000 градусов, в результате чего обеспечивается быстрый запуск дизеля, как у бензинового силового агрегата, без характерной для большинства дизельных моторов «раскачки».

Напряжение разогрева не постоянно, оно имеет три фазы. На этапе быстрого прогрева оно составляет от 9,8 до 11,5 В, стержень при этом нагревается до максимально возможной температуры. Когда заводится двигатель, подаваемое напряжение постепенно снижается до уровня, ниже напряжения бортовой сети автомобиля: во второй фазе до 7 В, в третьей – до 5.



Помимо этих трех фаз существует режим промежуточного накаливания, предназначенный для восстановления сажевого фильтра. Это помогает улучшить условия сгорания в процессе восстановления.

Керамические свечи накаливания имеют ряд преимуществ перед штифтовыми с нагреваемой спиралью. Наиболее значимые – это более высокая температура нагрева, которая обеспечивает лучшую работу свечей при холодном пуске, меньшая токсичность отработавших газов, более долгий срок службы, большая эффективность (их температура нагрева при равном напряжении значительно выше).

Часто производители устанавливают на дизельные моторы свечи с встроенным датчиком давления. Его показания помогают скорректировать температуру нагрева свечи и повысить ее эффективность.

Принцип работы и функции свечи накаливания

Варианты установки свечей 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:

• в вихревой камере;
• в форкамере (предкамера);
• в камере сгорания.

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.

Схема подключения свечей накаливания

Основными характеристиками свечей накаливания являются следующие параметры:

• скорость нагрева;
• объем нагрева;
• габаритные размеры;
• адаптация к параметрам камеры сгорания.

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.

Устройство свечи накаливания

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.

Как проверить свечи накала не выкручивая (на двигателе)

Проверку свечей накаливания нужно начинать с того, что выяснить, подается ли на них напряжение вообще, поскольку иногда попросту окисляется или ослабевает контакт питающего провода. Поэтому проверку без тестера (с режимами омметра и вольтметра) или в крайнем случае 12 вольтовой лампочки, провести никак.

На двигателе свечи накаливания можно проверить разве что на общую их работоспособность, поскольку интенсивность и скорость накала нагревательного элемента не увидеть (лишь на некоторых моторах можно выкрутить форсунки и через их колодцы посмотреть). Поэтому самым надежным вариантом диагностики будет выкручивание свечей, проверка на аккумуляторе и замер показателей мультиметром, но для быстрой проверки хоть что-то сгодится.

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.

Как проверить свечу накала лампочкой

Принцип проверки свечи накала лампочкой

И так, первый способ проверки свечи накала на двигателе (или уже с выкрученной) — использование контрольки. К лапочке 21 Вт (подойдет лампочка габаритов или стопов) припаивают два проводка, и одним из них касаемся клеммных выводов свечей (отсоединив предварительно питающий провод), а вторым на плюсовую клемму аккумулятора. Если лампочка загорается, значит, обрыва нагревательного элемента нет. И так поочередно к каждой свечи. Когда лампочка светится тускло или совсем не горит — свеча плохая. Поскольку метод проверки свечи накала лампочкой не всегда доступен, да и его результаты относительные, то следующим этапом является проверка тестером.

Проверка свечи на искру

Проверка свечи накала на искру, подобна предыдущему способу, только производится без лампочки и интенсивными касаниями резьбовой части.

Проверка на искрение в месте подключения питающего провода может производиться лишь на старых дизелях, где отсутствует электронный блок управления.

Для проверки на искру вам понадобится:

1. Метровый кусок провода, очищенного на концах от изоляции.
2. Отключить свечи от шины подающей питание.
3. Один конец провода прикрутить к «+» АКБ, а второй, касательными движениями, прикладывать к центральному электроду.
4. На исправной свече будет наблюдаться сильное искрение, а на слаборазогревающейся искра образовывается плохо.

Ввиду опасности применения данного метода, на современных дизельных автомобилях не применяется, но знать его, хотя бы для того, как не нужно делать контролькой с лампочкой, обязательно!

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:

• обрыв спирали;
• разрушение или оплавление нагревательного стержня;
• повреждение резьбы монтажного соединения.

Причинами неполадок могут служить как естественные процессы, так и нарушения правил эксплуатации. В их числе:

• перегрев нагревательного элемента при подаче слишком высокого напряжения;
• неисправность двигателя и нарушение режимов впрыска топлива;
• загрязнение форсунок мотора;
• повреждение корпуса наконечника;
• некорректная установка свечи в двигатель;
• электрохимическая коррозия;
• неисправность электронного блока управления.

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.

Как проверить свечи накала мультиметром

Проверку свечей дизеля мультитестером можно осуществлять в трех режимах:

Прозвонка свечи накала мультиметром на обрыв спирали

• в режиме прозвонки;
• замерить сопротивление;
• узнать потребляемый ток.

Прозвонить на обрыв нагревательного элемента можно даже и не выкручивая свечу из двигателя, а вот чтобы воспользоваться двумя другими методами проверки свечей накала тестером, желательно чтобы они все же были перед вами.

И так, для режима прозвонки нужно:

1. Перевести регулятор в соответствующее положение.
2. Отсоединить подающий ток провод от центрального электрода.
3. Плюсовой щуп мультиметра на электрод, а минусовым коснуться блока ДВС.
4. Нету звукового сигнала или не отклонится стрелка (если аналоговый тестер) — обрыв.

Измерение сопротивления свечи накала тестером

Данный метод поможет лишь выявить полностью нерабочую свечку накаливания, но неполадки с нагревательным элементом вы узнать не сможете.

Гораздо лучше проверить тестером сопротивление, но для этого нужно знать номинальное значение, которому должна соответствовать конкретная свеча. У исправной свечи сопротивление спирали составляет 0,7-1,8 Ом. Поскольку достаточно часто свечи хоть еще и срабатывают, но уже имеют большое сопротивление, вследствие чего потребляют меньше тока и блок управления, получив соответствующий сигнал, думает что они уже прогрелись, и отключает их.

С большой степенью достоверности результата касательно пригодности свечи, причем без её выкручивания с дизельного двигателя, можно узнать, проверив потребления тока.

Для замера нужно: на холодном моторе отключить от свечи питающий провод и подключить к нему (либо плюсу на АКБ) одну клемму амперметра, а вторую на центральный вывод свечи. Включаем зажигание и смотрим на показатели потребляемого тока. Ток потребления исправной свечи накаливания, в зависимости от типа, должен составлять 5-18A. Кстати, заметьте, что на первой секунде проверки показания будут максимальными, а затем, где-то через 3-4 сек., постепенно начинают падать, пока ток не стабилизируется. Стрелка или цифры на тестере должны снижаться, без рывков, равномерно. Все проверяемые свечи с двигателя должны иметь одинаковые значения протекающего тока. Если на какой-нибудь свече будет по-другому или вообще ничего не происходит, то имеет смысл открутить свечу и проверить накал визуально. Когда свеча накаливается частично (к примеру, самый кончик или середина) — показания будут значительно отличаться, а когда в обрыве — тока нет вовсе.

Стоит отметить, что при однополюсном подключении электропитания (когда масса на корпусе) одна штифтовая свеча потребляет от 5 до 18 ампер, а двухполюсная (от свечей накаливания два вывода) до 50А.

В данном случае, как и при измерении сопротивления, желательно знать номинальное значения потребления тока.

Когда нет времени делать контрольную лампочку или инструментов для извлечения свечей, либо они уже лежат на столе, может оказаться полезной проверка мультиметром. Но она имеет и свои недостатки — этот способ, как, и, проверка лампочкой, не позволяет выявить свечу со слабым накалом. Тестер покажет, что пробоя нет, а свеча будет недостаточно прогревать камеру сгорания. Поэтому, для определения быстроты, степени и правильности накаливания, а также при отсутствии приборов под рукой, в обязательном порядке следует проверить свечи на предмет разогрева, аккумулятором.

Стандарты

Размеры для свечей с закрытыми спиралями:

• ISO/DIS 6550-1, 6550-2, 6550-3
• ОСТ 37.003.091-92 «Свечи накаливания со спиралью в оболочке автотракторных дизелей. Технические требования. Методы испытаний».

Проверка свечей накала при помощи аккумулятора

Наиболее точную и наглядную картину об исправности нагревательных элементов дает проверка на АКБ. Каждая свечка проверяется отдельно, при этом видно степень и правильность ее накаливания.

Принцип проверки свечи накала аккумулятором

Для проверки нужно всего ничего — буквально кусок изолированного провода и рабочий аккумулятор:

1. Центральный электрод свечи прижимаем к плюсовой клемме.
2. Проводом соединяем минус с корпусом нагревательного элемента.
3. Быстрый нагрев до красна (причем греться должна с кончика) говорит об исправности.
4. Медленный накал или его отсутствие вовсе – свеча неисправна.

Для более точной проверки неплохо было бы измерить скорость, с которой кончик свечи нагревается до вишнёвого цвета. Затем сравнить время разогрева каждой свечи относительно других.

В современном дизеле исправная свеча, с нормально работающим блоком управления, разогревается до рабочей температуры за несколько секунд.

Те свечи, которые нагреваются раньше или позже от основной группы (среднее время для современных свечей составляет 2-5 сек) откладываем в утиль. Спросите, почему те, что раньше, выкидывать, ведь это хорошо? Когда свечи одной фирмы и одинакового типа, нагревание раньше времени говорит о том, что греется не весь элемент, а лишь небольшая его часть. При этом очень часто в этих местах наблюдаются трещины на корпусе. Так что при испытании на нагрев желательно знать характеристики свечей или принять за эталон значения новой.

Когда свечи хотя и работают, но разогреваются до разных температур и с разной скоростью, тогда, как результат, происходят рывки двигателя (одна уже зажигает топливную смесь, а другая лишь дожигает вдогонку). Довольно часто могут проверять сразу все свечи одновременно, подключив их не последовательно, как казалось бы, а параллельно, тогда все получат одинаковую силу тока.

При проверке все свечи должны нагреваться до вишневого оттенка с разницей не более одной секунды.

Единственной трудностью данного метода является то, что придется выкручивать все свечи, а это иногда получается достаточно трудно и времязатратно. Но плюс также в том, что кроме проверки на нагрев свечей накала, заодно проверяем и на скрытый дефект.

Визуальная проверка свечей накала

Визуальная проверка позволяет выявить не только дефекты, но и работу топливной системы, срабатывание электронного управления, состояние поршневой, поэтому всегда внимательно осматривайте свечи накала, коль уже они сняты.

На свече есть дефекты

Если свечи ещё не выбегали свой ресурс, но уже имеют следы перегрева (примерно посередине нагреваемого стерженька), корпус вздувается и по сторонам разбегаются трещины, то это:

1. Слишком высокое напряжение. Нужно измерить мультиметром напряжение в бортовой сети.
2. Реле накала свечей долго не отключается. Засеките время срабатывание по щелчкам либо проверьте реле омметром.

Оплавление кончика свечи

Может происходить по причинам:

1. Раннего впрыска топливной смеси.
2. Загрязнения форсунок, вследствие чего распыл происходит неправильно. Можно проверить факел впрыска на специальном стенде.
3. Слабая компрессия и позднее зажигание, а соответственно — перегрев.
4. Накрылся напорный клапан. Тогда мотор будет достаточно жестко работать, а если попустить (на работающем моторе) гайку подводящего к форсунке топливопровода, то из под нее пойдет не топливо, а пена.

При визуальной проверке самой тонкой части свечи (та, которая и находится в форкамере) смотрите, чтобы она была хоть и потемневшей, но не с оплавленным железным корпусом, и без трещин. Потому, что даже если она и работает еще, то это будет продолжаться недолго, и вскорости придется снова проверять ее работу.

Кстати говоря, плохая работа свечи может случиться по причине недостаточного контакта с питающей шиной. При слабой затяжке гайки из-за вибрации, она приоткручивается. Но и тянуть сильно не стоит, можно повредить электрод. Часто свечи повреждаются непрофессиональными действиями при выкручивании/закручивании. Не редкость, что неправильное усилие крутящего момента может привести к потере компрессии, а их вибрация разрушает сердечник в керамических свечах накаливания.

Свечи накаливания – достаточно хрупкие, так что выкручивать их с двигателя, желательно, только если требуется замена. Причем, производить затяжку следует с помощью динамометрического ключа, поскольку усилие не должно превышать 20 Нм. Круглые гайки крепления электрического провода затягиваются только вручную; если шестигранные – ключом (но без нажима). Если применить большое усилие, то это скажется на зазоре (сузится) между металлическим корпусом и калильной трубкой и свеча начнет перегреваться.

Когда все вышеперечисленные проверки показали, что свечи в отличном состоянии, но при установке на двигатель они не работают, то тут нужно заняться электропроводкой и первое, с чего стоит начинать, это с предохранителей, датчиков и реле свечей накала.

Проверку реле времени и датчиков лучше доверить специалистам. Следует помнить, что система подогрева работает только на «холодном» двигателе, температура которого не превышает +60°С.

Как проверить реле свечей накала

Реле свечей накала

Реле свечей накала дизеля представляет собой устройство, способное активировать свечи перед запуском двигателя для прогрева форкамеры, включение которого, после поворота ключа в замке зажигания, сопровождается хорошо слышимым щелчком. Само оно не способно решать период активации, эта функция ложится на ЭБУ, который подает сигнал согласно показателям датчика ОЖ и датчика коленвала. Команды с блока позволяют замыкать и размыкать цепь.

Проверить реле накала свечей на дизеле стоит в том случае, если нет характерных щелчков. А вот если лампочка спирали на панели перестала загораться, то сначала осмотрите предохранители, а затем проверьте датчик температуры.

Каждое реле имеет несколько пар контактов (однокомпонентные 4, а двухкомпонентные 8), поскольку выходят 2 контакта обмотки катушки и еще 2 управляющих. При подаче сигнала управляющие контакты должны замыкаться. Универсального обозначения контактов на реле разных автомобилей, к сожалению, нет, для каждого реле могут быть разными. Поэтому пример проверки опишем в общих чертах. На многих дизельных автомобилях в релюхе контакты обмотки обозначаются цифрами 85 и 86, а управляющие – 87, 30. Так что, при подаче напряжения на контакты обмотки, контакты 87 и 30 должны замыкаться. И, чтобы это проверить, необходимо к 86 и 87 контактам подключить лампочку, подать напряжение на реле свечей. Лампочка загорится, значит – реле исправно, если нет – скорее всего, перегорела катушка. Исправность реле свечей накала, также как и самих свечей, можно проверить при помощи тестера, замерив сопротивление (конкретных показателей не скажу, ведь в зависимости от модели сильно разнятся), и если омметр молчит, то точно катушка вышла из строя.

Надеюсь, эта информация поможет вам в решении вашей проблемы, и вы легко сможете разобраться, как проверить свечи накала своего дизеля самостоятельно, а не обращаться в сервис. Ведь, как видите, проверка может осуществляться не только при помощи тестера, но и обычной автомобильной лампочки и аккумулятора, буквально за считанные минуты прямо в двигателе, не выкручивая их из блока.

Спрашивайте в комментариях. Ответим обязательно!

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...

Читайте также:

Подбор свечей зажигания по марке автомоб... Мойка двигателя своими руками — как прав... Раскоксовка поршневых колец двигателя св... Почему не запускается вебасто — причины,...