0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое спираль накаливания в дизельном двигателе

Свечи накаливания

Топливо в дизельном моторе, в отличие от бензинового, воспламеняется не от искры, а под воздействием температуры +800°С, получаемой в камере сгорания при высоком давлении в конце такта сжатия. Впрыскивается топливо в момент приближения поршня к верхней мертвой точке. При пуске дизеля в зимнее время разогреть воздух до температуры самовоспламенения солярки только высоким давлением нельзя, поэтому для облегчения пуска в камеру сгорания (реже – во впускной тракт) дизелей устанавливается свеча накаливания – электрический нагревательный элемент в виде спирали.

Режим работы

Свечи накаливания включаются не какой-то определенной кнопкой, а поворотом ключа стартера перед пуском двигателя. Продолжительность их работы определяется электронным блоком управления на основе информации датчика температуры.

О работе свечи накаливания информирует желтая сигнальная лампа с символом спирали на щитке приборов. После разогрева лампа гаснет, давая водителю сигнал к включению стартера. Чтобы поддержать устойчивую работу дизеля сразу после его пуска, в некоторых системах предварительного разогрева свечи накала остаются включенными еще какое-то время (до 180 секунд). Так обеспечивается более устойчивая работа мотора, ускоряется его прогрев, снижаются токсичность выхлопа и уровень шумности.

Устройство и разновидности

Свечи накаливания делятся на два типа – открытые и закрытые. У открытых спираль накаливания не имеет защитного чехла, у закрытых она находится внутри оболочки, которая заполнена изолятором – керамическим порошком (например, оксидом магния) с высокой теплопроводностью. Оптимальное распределение температуры на поверхности оболочки достигается путем подбора сопротивления спирали и расположением ее витков. Из-за формы нагревательного элемента эти свечи иногда называют штифтовыми или стержневыми. В камеру сгорания они устанавливаются таким образом, чтобы конус струи топлива попадал на раскаленную часть. Преимуществом штифтовых свечей перед свечами открытого типа является большая механическая прочность и увеличенный вследствие отсутствия окисления спирали срок службы. Нагреватель свечи не должен препятствовать свободной циркуляции топливовоздушной смеси в камере сгорания. В связи с этим диаметр оболочки нагревателей не превышает 5-6 мм.

Для предотвращения проникания влаги и загрязнений вовнутрь оболочки контактный стержень уплотняется манжетой из специальной резины или силиконового герметика.

В качестве материала для спирали свечей накаливания используют никель, железокобальтовые или железохромалюминиевые сплавы, а корпус обычно делают из железохромоникелиевого сплава Iconel 601.

Существуют два способа подключения электропитания к свечам накаливания – однополюсный, когда «массой» является ее корпус, и двухполюсный (два вывода – «плюс» и «минус»). Однополюсные штифтовые свечи потребляют токи 5 – 18 А, величина напряжения их питания зависит от типа автомобиля и составляет 5 … 24 В. Двухполюсные свечи при напряжении питания 1,7 В потребляют токи силой до 50 А, а их мощность может быть от 40 до 150 Вт.

Свечи накаливания открытого типа сегодня встречаются редко. Ими оснащались в основном старые дизели Mercedes.

Несколько слов следует сказать о факельных свечах накаливания, которые являются разновидностью свечей открытого типа и устанавливаются во впускных коллекторах дизелей с большим рабочим объемом. Работают эти свечи иначе, чем описанные выше. Они предназначены для воспламенения топлива, поступающего к ним по специальным трубопроводам. Создаваемый при этом факел подогревает воздух во впускном коллекторе, обеспечивая повышение температуры в цилиндрах.

Быстродействие

По времени нагрева различают обычные свечи накаливания – их рабочая температура достигается менее чем за 60 секунд, быстродействующие – до 10 секунд и саморегулируемые – до 5 секунд. В быстродействующих свечах конструкция спирали позволяет ей быстрее выходить на рабочую температуру. А в саморегулируемых свечах типа Duraterm имеются две последовательно соединенные спирали. Нижняя (никелевая) быстро нагревается, благодаря чему обеспечивается ускоренный выход свечи на рабочий режим. Верхняя железохромалюминиевая спираль является регулирующей – нагреваясь медленнее, она ограничивает ток в зависимости от температуры и предохраняет свечу от перегрева свыше 1000° С.

После выключения саморегулируемая свеча еще на протяжении трех минут сохраняет свою температуру (так называемые свечи послепускового подогрева Post-heating). За счет этого облегчается воспламенение смеси, пока двигатель еще холодный.

Читать еще:  Что такое мощноть двигателя

Благодаря своим характеристикам саморегулируемые свечи наиболее перспективны и постепенно вытесняют обычные и быстродействующие.

Ресурс

Свечи накаливания со спиралью в оболочке имеют неразборную конструкцию, не требуют технического обслуживания и отличаются высокой надежностью. При нормальных условиях эксплуатации их срок службы составляет не менее 60 тыс. км пробега автомобиля. Возможные неисправности свечей накаливания обуславливаются разными причинами:

  • механическими повреждениями свечи (трещины в корпусе, срыв резьбовых соединений) из-за нарушений правил монтажа. В результате влага и грязь попадают в порошковый уплотнитель, что приводит к замыканию витков спирали на «массу»;
  • трещинами, вздутиями и оплавлением рабочей части нагревателя из-за электрохимической коррозии;
  • повреждением нагревателя вследствие перегрева чрезмерно выступающей в камеру сгорания рабочей части нагревателя; возникает при использовании свечи, не соответствующей данному двигателю.

Свечи могут не работать из-за поломки реле времени блока управления или одного из датчиков (температуры охлаждающей жидкости, скорости движения, оборотов двигателя).

Отказы свечей накаливания могут быть вызваны неисправностями в системе топливо-подачи – при увеличении дозировки, плохом распыле, отклонении угла опережения впрыска топлива, а также завышении напряжения в системе электропитания.

Свечи накаливания разных типов могут различаться по размерам, времени нагрева до рабочей температуры и мощности, поэтому при выходе из строя свечи ее следует заменить такой же – исправной. В противном случае свечи будут разогреваться лишь частично или вообще не будут работать. Если в результате длительной эксплуатации комплекта свечей накаливания из строя выходит одна из них, менять желательно все, так как ресурс остальных уже исчерпан и долго они не прослужат.

Свечи накаливания – достаточно хрупкий элемент, поэтому снимать их с двигателя желательно только для замены. Затяжку при установке следует проводить с помощью динамометрического ключа Используют при сборке ответственных винтовых соединений (приборов, двигателей, и др.). Такие ключи имеют указатель значения крутящего момента. , не превышая усилие в 20 Нм. Если изготовителем предусмотрена круглая специальная гайка крепления электрического провода, ее необходимо затягивать только вручную; если шестигранная – воспользоваться ключом (без нажима).

Диагностика

Проверяют свечи накаливания омметром (у исправной свечи сопротивление спирали составляет 0,7… 1,8 Ом), а в режиме прогрева – с помощью бесконтактного амперметра. Ток потребления исправной свечи в зависимости от типа должен составлять 5-18 А. Если необходимых приборов под рукой нет, проверить свечу на предмет разогрева в некоторых дизелях можно визуально. Для этого снимают форсунки и через их установочные отверстия в головке блока цилиндров определяют разогрев свечи (при установке ключа стартера в первое положение) по изменению цвета стержня.

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

Стандартизация

Каждый производитель имеет свою систему условного обозначения производимых свечей. Кроме типа, на свечах указывают название фирмы, напряжение источника питания, иногда – страну-производитель и дату выпуска. Все эти данные выдавлены на корпусе. Некоторые свечи накаливания производства разных фирм являются взаимозаменяемыми, о чем можно узнать из специальных каталогов.

Размеры штифтовых свечей накаливания различных типов регламентированы стандартами ISO/DIN 6550-1, 6550-2 и 6550-3 и определяются:

  • резьбой крепления: от М10 x 1,0 до М18 x 1,5;
  • размером шестигранника «под ключ» – 12, 14,17, 21 мм;
  • углом конического посадочного места – 63, 93, 123 градуса;
  • общей длиной (L1) – от 58 до 137 мм;
  • длиной рабочей части нагревателя (L2) – от 17 до 35 мм;
  • диаметром рабочей части нагревателя (D) – от 5 до 6 мм.

Принцип работы и функции свечи 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.
Читать еще:  Электронные системы двигателя что это

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.

Конструктивные особенности различных видов свечей

Данные конструкции могут быть выполнены как из керамики закрытого типа, так и из металла — открытые. Нагревательный элемент изготовлен в виде спирали.

В металлических штифтовых конструкциях имеются спирали: нагревательная и регулировочная. Благодаря первой происходит быстрое нагревание, вторая служит для защиты конструкции от перегрева.

Состав керамических деталей более сложен:

  1. Корпус из металла.
  2. Трубка нагревательная.
  3. Болт с гайкой соединительные.
  4. Спираль регулировочная.
  5. Керамическое наполнение.
  6. Электрод центральный.
  7. Резьбовая часть.

Керамические детали более предпочтительны, благодаря их способности быстро производить нагрев и обеспечивать очень высокую температуру.

Под воздействием электрического тока происходит нагревание спирали. Высокая температура в моторе не дает элементу нагреваться выше 850°С, подогрев длится в течение короткого времени: от 4 сек до 2 мин. За продолжительностью подогрева ведет наблюдение электронный блок управления, который отслеживает температуру жидкости охлаждения через специальные датчики.

Пока подогрев продолжается, горит контрольная лампочка, расположенная на приборной панели. Выключение лампы свидетельствует о полной готовности движка к запуску.

Свечи накаливания продолжают работать и после включения мотора, продолжая прогрев и обеспечивая наиболее полное сгорание воздушно-топливной смеси, уменьшая вредные выбросы.

Типы свечей накаливания.

Сначала отметим то, что спираль (главный элемент) может быть монолитной (такие используются чаще всего) и двойной. Двойная спираль позволяет подобрать оптимальный уровень рабочих показателей. Но такие дешевые варианты очень быстро выйдут из строя, а качественная двойная спираль будет стоить значительных денег.
Типы:
Штифтовая свеча накаливания. Рабочий элемент – штифт накаливания термокорозийного стержня, запрессованный в корпус свечи. Внутри наполнение из порошка оксида магния и спиральной нити.
Принцип работы штифтовой свечи. Электрический ток пускается на головку токопроводящего стержн—>Металлическая нить накаливания. Нить накаливая имеет 2 резистора: нагревательный и регулирующий. Нагревательный имеет постоянное сопротивления, никак не связанное с температурой. Резисторная спираль имеет зависимость от температурных показателей.
Смысл таков, что чем выше температура системы, тем ниже температура свечи.Рабочий промежуток от 4 сек. до 2 мин. Продолжительность работы регулируется специальным блоком управления, с контрольной лампой на водительской панели управления.

Керамические свечи накаливания имеют такую же схему работы. Но в данном случае, имеется керамический стержень с таким же нагревательным элементом. Стержень разогревается до 1000 градусов, что обеспечивает более быстрый запуск системы, сравнимый с показателями бензинового двигателя.

Керамическая свеча накаливания для дизельного двигателя работает в три стадии. На первой, напряжение составляет до 11,5 В, стержень выдаёт максимальную температуру. По мере прогрева системы напряжение начинает падать до 7В на второй фазе и 5В на третьей.
Керамические свечи накаливания стоят дороже, чем штифтовые. Зато обеспечивают лучшую и быструю работу системы, меньшую токсичность выхлопных газов, более долгий срок эксплуатации и максимальную эффективность.

Как проверяется свеча накаливания в дизельном двигателе?

Есть несколько способов проверить рабочее состояние элементов. Это можно сделать посредством двигателя или отдельно от него. Для того чтобы проверить работоспособность свечей накаливания вне двигателя, то есть не вкручивая их, необходим омметр или вольтметр. Эти устройства используются для проверки состояния напряжения. При отсутствии того или иного можно проверить следующим способом: подключить свечу к аккумулятору, подсоединить плюс на клемму, а вот минус завести на корпус замеряемого элемента.

Читать еще:  Abs двигатель фольксваген характеристики

Через несколько секунд у исправной свечи нагреется спираль, затем она начнет светиться, это и покажет ее работоспособность. Если же ни какой реакции не произойдет, необходимо заменить элемент накаливания. Еще один способ проверить их работоспособность – использовать шину. Для этого на ней устанавливают вывернутые свечи, концы которых следует направить вверх. Затем с помощью проводов со сравнительно большим сечением замыкают «массу», прикрепляя проводники к корпусу каждой свечи.

В некоторых инструкциях по ремонту двигателей описывается способ проверки работы элементов накаливания через отверстия, предназначенные для форсунок. Предварительно их выкрутив, понаблюдайте, как светятся штифты, раскаленные от нагрева. Если один или несколько элементов горят менее ярко, чем остальные, или не светятся вовсе, необходимо проверить их электрические соединения и следом проверить значение сопротивления.

Проверка свечей накала и симптомы поломки

К сожалению, на дизельных машинах редко встречается самодиагностика свечей накаливания. Если при сгоревшей свече зажигания «бензинка» сразу зажжёт ошибку Check Engine, то суровый дизель может молчать, как партизан, не информируя водителя о проблеме. Не всегда дефектную свечу накаливания видно и диагностическим сканером. Самостоятельно заметить неисправность летом тоже непросто, ведь при плюсовой температуре двигатель заводится хорошо. В итоге поиск сгоревшей свечи начинается с первыми морозами, когда машина начинает плохо заводиться и дымить.

Без снятия с двигателя свечи накала проверяют мультиметром двумя способами:

  1. В режиме омметра замеряют сопротивление каждой из свечей: оно колеблется от 0,7 до 1,8 Ом, в зависимости от модели, но обычно составляет около 1 Ома. Если сопротивление повышено, то свеча вряд ли раскаляется до расчётной температуры. А если электрической проводимости нет вовсе, то свеча полностью нерабочая.
  2. В режиме амперметра замеряют потребление тока в бортовой сети при включении реле накаливания. Например, если в автомобиле установлены 4 свечи с потреблением тока 5, А, то общее потребление во время накаливания должно увеличиваться на 20 А. Если эта цифра не 20, а 15, А, то одна из свечей не работает.

Но проверка мультиметром — не панацея: бывает, что и при нормальном сопротивлении свеча накаливания чудит. Поэтому самый надёжный способ проверки — выкрутить свечи и подключить их напрямую к аккумулятору, проверив нагрев визуально.

Работы по замене


Практически на всех дизельных моторах, свечи накала располагаются в верхней части ГБЦ. Процесс замены практически идентичный на всех автомобилях, в данном примере работы будут выполнены на автомобиле Фольксваген Транспортер:

  • снятие защиты . На автомобилях, у которых стоит защитный кожух сверху ГБЦ, его необходимо снять, чтобы получить доступ;
  • отсоединение клемм АКБ . Следующим этапом будет отсоединение клемм от аккумуляторной батареи. Далее откручиваются гайки, которыми фиксируется наконечники высоковольтных проводов;
  • выкручивание свечей накала . При помощи съемника свечей накаливания производится их выкручивание, при этом нужно быть предельно аккуратным, дабы не повредить резьбу в ГБЦ;
  • зачистка контактов высоковольтных проводов . Теперь следует зачистить контакты на проводах, это делается для того, чтобы на новые свечи нормально поступало электричество и увеличить их длительность службы;
  • удаление грязи из свечных отверстий . Следующим немаловажным этапом является очистка посадочных отверстий от нагара. Выполняется эта процедура специальной разверткой (главное чтобы она была нужной длины). С ее помощью очищаются свечные колодцы, перед вкручиванием следует нанести специальную смазку;
  • установка новых свечей . После всех проведенных очистных работ, можно приступать непосредственно к установке новых свечей. Затягивать их необходимо с помощью динамометрического ключа, и момент затяжки должен составлять 15 Нм. Если перетянуть, то существует риск поломки свечи при следующем демонтаже.
  • сборка осуществляется в обратном порядке .


Пришло время для подведения итогов. Для дизелей свечи накала играют важную роль, ведь благодаря им осуществляется полноценный и правильный запуск двигателя в холодное время года. Для того, чтобы не случилось проблем при пуске, необходимо следить за их состоянием и при необходимости проводить их замену.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector