О холодных свечах и горячих головах

-
Последствия вольных или невольных экспериментов с применением разных нештатных свечей нередко оказываются плачевными.
"Имея горячую голову, со свечами зажигания не шутите.
Это опасно", - предупреждает Э. КОНОП и объясняет, почему.

Что отличает одну свечу от другой? На , первый взгляд, все они одинаковы. Внутри стального корпуса 1 (рис. 1) установлен керамический изолятор 2, в который встроен центральный электрод 3 из специального термостойкого сплава. Боковой электрод 4 (электрод "массы") приварен к торцу корпуса. И вся конструкция. А вот тонкости работы...

Вы. конечно, понимаете, что дело не во внешнем виде свечи. Продукция солидных фирм, таких, как "Бош" или "Чемпион", радует глаз изяществом. Спартанский облик наших свечей напоминает о сражении при Халхин-Голе и будит патриотические чувства, но... важнее все же содержание свечи (точнее, материалы, качество исполнения и, наконец, тепловые характеристики). Скажем, в двигатель ВАЗ-2105, да еще дефор- сированный (под бензин А-76), вы по ошибке ввернули свечи А20ДВ, предназначенные для "Москвича". Что ж, ничего страшного не случится, мотор не пострадает. Но результат такого "эксперимента" вас скорей всего огорчит. Пуск холодного двигателя, особенно зимой, усложнится. Эти свечи могут сразу отказать либо начнут давать сбои при прогреве мотора после пуска. Особенно характерны "фокусы" не для только что ввернутых, чистых свечей, а, скажем, на другой день после, вроде бы, успешной поездки.

Рис. 3.

Черный маслянистый нагар на изоляторе и электродах

это значит, свеча "холодна" для данного двигателя

В чем дело? А вы их выверните, осмотрите! Тепловой конус изолятора ("юбочка") наверняка окажется покрыт чем-то похожим на ваксу, как показано на рис. 3.

Значит, для данных условий свеча, как говорят специалисты, "холодна". Под условиями надо понимать не только температуру воздуха, но и все особенности двигателя: его степень сжатия, фактическую компрессию, число оборотов и т. п. Если тепловой конус не нагревается до 350-400°С, попадающее на него масло плохо сгорает и вместе с сажей (электропроводящей, не забудьте!) здесь скапливается. Чем толще слой отложений, тем больше утечка высокого напряжения с центрального электрода на "массу" в обход искрового промежутка, в конце концов искрообразование вообще прекращается, свеча отказывает.

                                     

Рис. 4.

Нормальная свеча

Окажись эта же свеча в двигателе "Москвича", для которого она и предназначена, то есть более теплонапряженном в сравнении с вашим, ее детали электроды, корпус, юбочка нагрелись бы сильней. Вывернув ее после поездки, вы бы увидели картину, показанную на рис. 4.

У нормально работающей свечи юбочка изолятора нагревается до 500-600°С (иногда несколько выше), масло сгорает полностью, почти не оставляя нагара: она, как говорят, самоочищается. Тепловой конус сухой, цвет от светло-серого до коричневого. Штатные же свечи А17ДВ в исправном двигателе после поездки должны выглядеть, как на рис. 4.

Рис. 5.

Работа нормально подобранной свечи

на чрезмерно богатых смесях:

на изоляторе и электродах бархатисто-черный,

сухой налет копоти

Или окажется, что и нормальные (для данного типа двигателя) свечи замасливаются, это часто признак начинающихся неполадок, из-за которых в камеру сгорания проникает излишек масла: изношены цилиндр, поршень, кольца, маслоотражательные колпачки. Бывает, что нормальная свеча после поездки выглядит, как на рис. 5, конус и электроды сухие, бархатисто- черные. Скорей всего "виновата" работа на слишком богатых смесях (карбюратор неверно отрегулирован или неисправен).

Нередко такая же картина бывает результатом длительной работы мотора с малыми нагрузками или на холостом ходу, когда свеча нагревается меньше, чем ей положено. Ведь подбирается она исходя из условий работы мотора на полной мощности, при малых же нагрузках оказывается несколько "холодна".
Почему в одном и том же двигателе "холодная" и "горячая" свечи нагреваются по разному?
Причина в особенностях теплообмена между свечой, головкой цилиндра, камерой сгорания и внешней средой. Чем больше тепла (при прочих равных условиях) получает юбка изолятора, тем горячей свеча. Чем больше этого тепла отводится во внешнюю среду тем она холодней. Баланс этих двух процессов и дает тепловую характеристику свечи. Например, по данным фирмы "Чемпион" (США), из 100% тепла. получаемого одной из свечей фирмы, 67% идет на торец корпуса в камере сгорания. 21% на тепловой конус, остальное на электроды. Отдает же свеча тепло так: 91% от ее корпуса к головке цилиндров, остальные 9% непосредственно воздуху. Как видите, достаточно лишь плохо, неплотно завернуть свечу в гнездо, чтобы она стала нагреваться больше нормы.
Вообразите, что свою свечу А17ДВ вы ввернули в двухтактный двигатель воздушного охлаждения (например, мотоциклетный). Количество тепла, поступающего в тепловой конус, резко увеличится (число рабочих ходов при тех же оборотах вдвое выше), охлаждение же свечи ухудшится. И для этих новых условий данная свеча окажется недопустимо "горячей"
Нагрев деталей свечи в основном определяется размерами и формой теплового конуса, окружающей его части корпуса, центрального и бокового электродов. Немалую роль играют и свойства материалов, из которых выполнены эти детали и элементы уплотнения.Чем более форсирован двигатель по степени сжатия, литровой мощности, числу оборотов, тем сложней подобрать для него свечи, так как при этом расширяется диапазон рабочих температур, в котором они обязаны безотказно работать. Например, при холодном зимнем пуске малофорсированного двигателя его штатная, "горячая свеча может продемонстрировать прекрасные пусковые свойства (на то она и "горячая", чтобы не бояться забрызгивания маслом при пуске), в то же время будет хорошо работать и после прогрева двигателя, на режиме максимальной мощности.
Необходимая для высокофорсированного двигателя 'холодная" свеча может стать виновницей затрудненного пуска - ее забрасывает маслом. Вот почему одна из самых актуальных задач, стоящих перед фирмами производителями свечей зажигания, расширение температурного диапазона их применения. Например, свечи "Супертермоэластик" фирмы "Бош" (см. рис. 2) имеют центральный электрод из меди 1 с термостойким наконечником 2 и длинный, выступающий тепловой конус 3, Эта конструкция позволила удовлетворить противоречивые требования обеспечить должное охлаждение центрального электрода и в то же время получить хорошие пусковые свойства свечи. Тепловой конус самоочищается даже при длительной работе на холостом ходу или с небольшими нагрузками.
У многих возникает вопрос: нельзя ли установить заведомо "горячие" свечи, чтобы избежать замасливания? В двигатель "девятки" можно, например, ввернуть свечи от самосвала (они "горячие"), если ездить на ней, как на инвалидной коляске: не допускать, чтобы двигатель выходил на режимы номинальной, а тем более максимальной мощности! Если же прибавить газку, центральный электрод и конус изолятора быстро (в считанные секунды) нагреются до 800°С, превысят 900°С... - и вот уже мотор работает не от искрового, а от калильного зажигания - когда рабочая смесь в цилиндре воспламеняется от соприкосновения с горячими деталями свечи, значительно раньше пробоя искрового промежутка.
Сама искра уже перестает играть существенную роль, мотор работает, даже если вы выключите штатную систему зажигания. но радоваться этому не стоит. Режим крайне опасный, десятка секунд порой достаточно, чтобы привести к серьезным повреждениям клапанов, поршней, колец.

Рис. 6.

Работа свечи с перегревом

- свеча "горяча" для данного двигателя

Если, вывернув свечу, вы видите белый от перегрева (а то и оплавленный) тепловой конус, расплавившиеся электроды с мелкими шариками остывшего металла - значит, бедняжке пришлось туго: ее детали нагревались уже не до 800°С, а в два- три раза больше (рис. 6)

Рис. 7.

Последствия работы с калильным зажиганием

(забрасывание расплавленным алюминием)

Рис. 8.

Последствия работы с калильным зажиганием

(выгорание электродов)

Свеча может принять вид, показанный на рис. 7 или 8. Но двигатель окажется поврежден настолько, что вам уже не захочется эту свечу изучать...
Тепловая характеристика указывается в маркировке свечи. К сожалению, до сих пор не выработано единой для разных стран и фирм системы обозначений. Что касается наших, российских, то принят следующий принцип маркировки.

Первой в обозначении свечи стоит буква "А", что означает резьбу М 14x1,25. Реже встретится буква "М" - это резьба М 18x1.5. Затем указывается (условно) калильное число свечи - от 8 до 26 единиц. Чем выше число, тем "холодней" свеча. Далее могут следовать буквы "Д" или "Н", Первая показывает, что резьбовая часть имеет длину 19 мм, вторая - 11 мм. Если этих букв нет - длина резьбы 12 мм.
Следующая буква "В" показывает, что тепловой конус изолятора выступает из корпуса внутрь камеры сгорания. Отсутствие этой буквы соответствует конусу, утопленному в корпус. В обозначении могут быть еще цифры, указывающие на особенности конструкции свечи. Например А17ДВ и А17ДВ-10. Первая отвечает условиям работы в двигателях классического ряда Жигулей. Вторая предназначена для двигателей ВАЗ-2108, 21081, 21083, имеет усиленные, более долговечные электроды. о чем говорит индекс 10.

По материалам журнала "За Рулем"