Казалось бы, сколько уже говорено об автомобильных свечах – нужно ли еще? Поговорим сегодня чуть подробнее об особенностях их работы, а для начала, чтобы не обижать «дизелистов», – о дизельных свечах накаливания. Тут все очень просто: у каждой такой свечи на кончике нагревательный элемент – этакая «электроплиточка». Перед запуском двигателя на свечу на несколько секунд подается напряжение (для легковых дизелей обычно 12 В). Кончик свечи раскаляется и прогревает камеру сгорания, чем создаются благоприятные условия для воспламенения смеси, а значит, и для легкого пуска. Затем напряжение со свечи снимается. Летом вы и не заметите одну-две нерабочие свечи, а вот холодной зимой необходима исправность всех нагревательных элементов. Проверить свечи накаливания проще некуда – «цэшкой», мультиметром или обычным пробником. Как лампочку для фонарика. Покажет прибор обрыв цепи, – меняй свечу.
 |
| Свеча зажигания в разрезе |
Иное дело – свечи искровые. Многие десятки лет они подвергаются лишь «косметическим» усовершенствованиям, оставаясь по сути искровыми разрядниками многоразового действия. Если дизельные свечи еще как-то сравнимы с настоящей, «огневой» свечкой, то искровые ни в каком смысле на нее не похожи. Остается гадать, почему их когда-то так назвали.
С точки зрения электротехники, искровый разрядник – это два электрода, разделенные между собой изоляционным (диэлектрическим) материалом. В нашем случае – воздухом. Если на электроды подать напряжение, а затем постепенно его повышать, то при некоем «пороговом» значении произойдет «пробой» разрядника. Тут чуть подробней.
Как известно, проводник от изолятора отличается большим количеством «свободных» электронов, оторвавшихся от своих атомов; собственно, электроны и есть носители тока. Но даже в изоляторе, при высокой напряженности электрического поля, электроны стремятся уйти с орбит своих атомов в сторону положительного полюса (плюса) источника напряжения (у электронов отрицательный заряд, поэтому они и стремятся к «+»). И вот когда напряжение на электродах разрядника достигнет того самого критического (порогового) уровня, электроны дружно срываются с «насиженных» орбит и мчатся к «плюсу». В свою очередь атомы, потерявшие электроны, превращаются в положительные ионы. Они, ясное дело, тяготеют к «минусовому» электроду. Итак, изолятор «пробит»- возник ионизированный проводящий канал. Собственно, молния в небе – то же, что и искра в свече; разница лишь в масштабе.
Итак, между электродами свечи возник разряд; что же дальше? Если до разряда наша свеча практически никакого тока не потребляла, то при появлении искры аппетиты ее резко возрастают. Если мощности источника питания хватает, то разряд не прекратится, и «молния» становится постоянной – возникнет электрическая дуга. Тут уже не искровой, а дуговой разряд. Мало кто знает, что на рубеже XIX и XX веков, еще до электрической лампы накаливания, делались серьезные попытки массового производства именно дуговых ламп.
Надо сказать, искровой разряд – довольно разрушительное явление. За счет высоких энергий микрочастиц в момент разряда происходит сильная эрозия (разрушение) электродов. В основном в технике применяют разрядники защитного действия – такие есть в каждом телевизоре. На нефтехранилищах и других потенциально опасных объектах ставят молниеотводы – высокие мачты с заостренными штырями, устремленными в небо. Молния (или искра) охотнее попадает в заостренные, выделяющиеся на общем фоне предметы. Такие разрядники сработают в лучшем случае несколько раз за весь срок службы – они одиночного действия.
А наша бедная свеча работает в ужасных условиях: во-первых, под высоким давлением (до 50 бар) при воспламенении смеси в цилиндре. Во-вторых, при жесткой температуре (до 2500° С) – в ходе сгорания смеси. В-третьих, в среде топливовоздушной смеси, которая намного агрессивней, чем обычный воздух. И самое-то главное: при хороших оборотах свече приходится выдавать искру много десятков раз в секунду!
Остается удивляться, что обычная свеча (не подделка, конечно) способна отходить аж 20-30 тыс. км, а то и больше.
Автомобильная свеча – ты холодна иль горяча?
Владельцы машин с карбюраторными двигателями наверняка знают: ключ вынимается из замка, а двигатель, вместо того, чтоб заглохнуть, пытается сделать еще несколько оборотов. «Ишь ты – детонация! Бензин – дерьмо!» – сокрушаются водители. А детонация тут как раз и ни при чем. Такой эффект называется «калильным» зажиганием. То есть, электроды свечи настолько раскалены, что воспламенение происходит от контакта с ними сжатой смеси. Скорее всего, свеча выбрана неверно.
Разберемся подробнее: что такое «горячая» и «холодная» свечи? Чтобы свеча сама очищалась от нагара, неизбежно возникающего при работе двигателя, ей нужна температура в 400-900°С. Если свеча нагревается сильней, начнется оплавление электродов, разрушение изолятора, а самое главное, возможно то самое калильное зажигание. Если же температура ниже, свеча обрастает нагаром, который не успевает выгорать; и соответственно перестанет работать.
 |
| Горячая (слева) и холодная свечи |
Чтобы держать правильную температуру, нужно определенное тепловое сопротивление на переходе «центральный электрод – корпус свечи». Если сопротивление велико, свеча считается «горячей», то есть более склонной к перегреву, чем «холодная», у которой теплоотвод хороший (низкое тепловое сопротивление). При изготовлении свечей тепловое сопротивление задается длиной конуса изолятора: чем он длиннее, тем выше тепловое сопротивление, а значит, свеча «горячее».
Чтобы как-то классифицировать свечи по теплопроводности, придумали «калильное число». Показатель совершенно условный и относительный, и искать в нем глубокий физический смысл не стоит. Тем более, у разных фирм «калильное число» совершенно разное. Вот отечественная свеча А17 ДВР. Ее аналог от NGK – BPR6ES, а от DENSO – W20EXR.
В первой маркировке калильное число – 17, во второй – 6, а в третьей – 20. А между тем, речь идет об одной и той же свече. Пожалуй, стоит помнить только вот что: если число мало, – свеча горячая, если велико, – холодная.
Малофорсированным двигателям подходят сравнительно горячие свечи, форсированным лучше похолодней. Лучше применять те свечи, которые рекомендуются для вашего двигателя по сервисной инструкции.
На дальние расстояния предпочтительны холодные свечи, ибо потребуется хорошее рассеяние выделяемого тепла. Горячие свечи способны вызвать здесь калильное зажигание. А «городской» цикл – с малыми пробегами, частыми остановками и продолжительным «холостым ходом» – располагает к горячим свечам, так как холодные в таком режиме не всегда самоочищаются.
Резистор как насущная необходимость
Уже говорилось, зачем нужны резисторы в цепи искровой свечи зажигания. Хотя они и ограничивают ток разряда и снижают мощность искры, их присутствие оправдано. Невидимый мир вокруг нас пронизан тысячами каналов радиосвязи, телевидения, телеметрии и другими последствиями массового применения «информационных технологий». Теснота в эфире такая, что за распределением частот следят многочисленные организации. Теперь представьте: слушаете вы симфонический оркестр, который играет что-то тихое и завораживающее, как вдруг в зал влетает мужик с банным тазом, и принимается что есть мочи в него колотить. Вот примерно так неисправная система зажигания врывается в душевный разговор по «мобильнику».
Беда в том, что тот самый ионизированный канал, о котором мы уже говорили, способен генерировать радиоволны – причем достаточно сильные и в широком диапазоне спектра, заглушая все подряд. Хорошо хоть двигатель и кузов из металла, что позволяет частично экранировать вредные помехи. Единственный способ подавления помех – уменьшить ток разряда. Вспоминаем закон Ома: I=U/R. Чем больше сопротивление, тем меньше ток. Резисторы (сопротивления) есть в катушке, распределителе, в высоковольтных проводах, да еще и в самой свече сидит резистор в несколько килоом. Что поделаешь, – надо! Кстати, при пониженном токе разряда износ электродов свечей меньше.
 |
| Эквивалентная схема свечи |
Еще один смысл внутреннего резистора – пологая (без пиков и выбросов) характеристика излучения помех. Взгляните на эквивалентную схему свечи: у нее есть «паразитные» – или конструктивно обусловленные – емкость С и индуктивность L. На рабочих оборотах двигателя (много десятков Гц) их влияние незаметно, поскольку С и L ничтожно малы.
Однако на высоких частотах (десятки МГц и больше) два элемента образуют колебательный контур – со своими резонансными частотами. Такой контур способен сильно увеличить амплитуду излучения помех на частотах, кратной своей резонансной. А включение в контур резистора увеличивает потери, понижает так называемую «добротность» контура, и его резонансные свойства резко слабеют.
Большой зазор – движку позор
Как ни хороша фирменная свеча, а по мере эксплуатации зазор между электродами неизбежно увеличивается. По данным NGK, нормальный темп расширения зазора – 0,01-0,02 мм на 1000 км пробега (для 4-тактных двигателей). Чрезмерное увеличение зазора довольно опасно. Ведь в бесконтактной системе зажигания он и так порой за миллиметр. Дальнейшее его увеличение «напрягает» систему зажигания, требуя усиленный (по амплитуде) импульс. Появляется опасность пробоя самой катушки, крышки распределителя, проводов, подсвечников (особенно, если они уже неновые). Кроме того, затрудняется искрообразование и, по некоторым данным, несколько увеличивается расход топлива.
Пусть сказанное не заставит вас каждые 500 км вывинчивать свечи и поспешно мерить зазор. Но после 8 или 10 тыс. уже не помешает.
 |
| Нормальный вид электродов |
Продуценты в меру сил и возможностей идут на ухищрения, тормозящие рост зазора. Так, иногда применяется хитрый профиль бокового электрода – в сечении как перевернутая буква «П». Образуются две острые кромки. А микромолния проскакивает охотней между заостренными предметами. Такой профиль как бы выносит искру из-под центрального электрода чуть в сторону, эффективней поджигая смесь. Такое решение нашла компания DENSO. Она же применяет медно-кордированные средние электроды в медно-стеклянной изоляции, которая гарантирует газонепроницаемое соединение.
 |
| Форма электродов DENSO |
Кто-то заметит, что, регулярно выставляя зазор, удается проехать и много дальше 30 тыс. км. Удается. Но, во-первых, острые кромки электродов постепенно разрушаются и сглаживаются. Во-вторых, изолятор загрязняется нагаром как в обратимой (нагар выгорает), так и в необратимой (что-то не выгорает и остается) формах. Возникает утечка тока через изолятор; в конечном счете искрообразование сильно затрудняется, снижаются мощность и качество искры. Ну, а в-третьих, работающая в жестких температурно-вибрационных условиях свеча со временем теряет свою прочность, и в конце концов (такие случаи известны) от нее отваливается электрод, «вживлясь» в днище поршня или попадая куда-нибудь под клапан. Так что «экономия» выходит боком.
Есть свечи с 2-3 боковыми электродами; дескать, один из зазоров увеличится, и искра автоматически перейдет на соседний электрод, затем на 3-й. Срок службы, казалось бы, возрастает пропорционально числу электродов. Все бы хорошо, но есть данные, что такие свечи искажают картину сгорания смеси – именно из-за дополнительных электродов. Как повлияет на экономичность, приемистость, детонационные процессы в том или ином двигателе, сказать сложно.
А вот платиновые (и особенно иридиевые) свечи – действительно реальный шаг вперед. Не стану утверждать, пока сам не испробую или не получу отзывы «из первых рук». Так вот, кто применял иридиевые свечи, остались довольны. Отмечается некоторое снижение расхода топлива и улучшение приемистости автомобиля. Хотя, казалось бы, искра – она и в Африке искра. Дело, видимо, в том, что у платиновых и иридиевых свечей довольно тонкий центральный электрод (0,4-0,7 мм), что облегчает искрообразование и делает искру более сильной и «выраженной». Собственно, отсюда все плюсы. Сами же благородные металлы лишь защищают тонкий электрод от быстрого износа. Такие свечи способны пробежать до 100 тыс. км (в российских условиях, конечно, меньше) и незаменимы для машин с двигателями, где свечи расположены в труднодоступных местах.
Вскрытие показало
У искровых свечей есть важное свойство: по их состоянию можно оценить работу вашего двигателя. Для объективности картины рекомендуется перед диагностикой проехать с равномерной скоростью 200-300 км. Для «чистоты эксперимента» лучше прежде установить новые исправные свечи. После пробега нужно немного охладить двигатель и аккуратно вывернуть свечи. Прежде всего, у свечей должен быть одинаковый вид. Значит, цилиндры работают в примерно равных условиях, что есть хорошо. Если на изоляторе легкий золотистый, светлокоричневый или серенький налет, электроды относительно чистые, а на торце резьбовой части – тонкий темный нагарный поясок, порадуйтесь и продолжайте ездить: режим работы вашего двигателя близок к оптимальному. Если, например, внешний вид одной свечи сильно отличается от остальных, ее следует заменить и повторить эксперимент; всегда возможно, что новая свеча «с брачком». Но когда и после вторичной проверки подменная свеча опять заметно отличается от других, – требуется ремонт. Либо зажигание на цилиндр подается неправильно (или не подается вообще), либо что-то с питанием («заливает» инжектор), или же что-то не то попадает в цилиндр – масло, к примеру, или тосол.
Отложение нагара – «пушистая» сажа на электроде и изоляторе. Причины: переобогащенная смесь, загрязнение воздушного фильтра, слишком позднее зажигание.
Слишком светлый, почти белый цвет изолятора свечи (в сочетании с голубоватым оттенком корпуса и слегка оплавленными электродами) свидетельствует о бедной смеси, раннем зажигании, нагарообразовании в цилиндрах, о плохом контакте свечи с высоковольтным проводом. Или же о том, что свеча слишком «горячая» для условий эксплуатации автомобиля.
В последнее время высокооктановые бензины выпускают с присадками – антидетонаторами на основе железа. Они придают налету на изоляторе цвет от красноватого до кирпично-красного – в зависимости от концентрации присадки. На таком топливе диагностику «по свечам» лучше не проводить, а применить Аи-92 без оных присадок.
Какие свечи лучше?
Лучше те, что рекомендованы для вашего двигателя. Лучше фирменные, чем поддельные. Лучше новые, чем б/у. А если серьезно?
 |
У владельцев отечественных авто как-то не возникает проблем с выбором – свечи недорогие, да и очень многие продуценты поставляют свечи для наших двигателей.
В то же время владельцы «японок» порой теряются перед прилавком. И со мной происходило то же. Ставил и NGK, и DENSO, и BRISK. Плохих свечей среди них нет, все работали примерно одинаково. Если же говорить о мелочах, то у NGK вскоре после установки по изолятору пошли вверх коричневатые «лисьи хвосты». Прорыв газов? Продавец ознакомил меня с фирменным «разъяснительным» журналом: там свеча NGK приплясывала, улыбалась, показывая на свои бока с подобными следами, и утверждала, что «ей хорошо». Дескать, никакой не прорыв газов, а электростатическое притягивание различных частиц (в том числе масла). Подумалось: откуда в свечной шахте взяться маслу? По наблюдениям за свечами DENSO обнаружилось, что если у них и есть подобный эффект, то выражен он много слабее и становится заметным значительно позже. С тех пор применяю DENSO и вполне ими доволен.
Если вы не знаете, какие свечи нужны вашему двигателю, вспомните, что у большинства «японок» на подкапотной табличке рекомендованные марки свечей. Часто кодировки приводятся и для NGK, и для DENSO. Нет таблички? Не беда. В любом серьезном магазине есть каталоги, и вам порекомендуют свечи под ваше авто.
Вообще же, какие свечи ни применять, следует всегда брать с собой комплект новых, заведомо исправных. Не так уж дорого и места много не займет, зато в дальней дороге выручит. То же пожелаю и на предмет высоковольтных проводов.