В дизельном двигателе топливно-воздушная смесь самопроизвольно воспламеняется в результате интенсивного нагрева воздуха при сжатии в цилиндрах. Пока температура в камерах не достигнет нужного значения, двигатель находится в «режиме холодного запуска». Если условия эксплуатации отклоняются от нормы (например, температура окружающей среды ниже +5 °C), двигатель запускается слишком долго. Чтобы избежать этого, используются свечи накаливания, принцип работы которых аналогичен принципу работы электрического погружного нагревателя. В оставшейся части этой статьи мы опишем конструкцию и работу свечи накаливания в дизельном двигателе.
Принцип работы и функции свечи накаливания
варианты установки свечей накаливания
Основной задачей свечи накаливания является нагрев внутренней части камеры сгорания. Поэтому в цилиндр устанавливается свеча накаливания. В отличие от бензиновых двигателей, он не производит искру — он просто нагревает воздух, который запускает двигатель.
В зависимости от конструкции самого дизельного двигателя, эти свечи зажигания могут быть установлены в разных местах:
- В вихревой камере;
- В предбаннике;
- В камере сгорания.
При включении зажигания свечи накаливания получают питание от аккумулятора. Это нагревает воздушное пространство в зоне впрыска топлива до высокой температуры 850-1350°C. Когда происходит нагрев, на приборной панели автомобиля загорается индикатор состояния нагревателя (свечи накаливания).
Когда индикатор гаснет, это означает, что необходимая температура достигнута и двигатель можно запускать. После запуска двигателя свечи накаливания продолжают цикл нагрева до тех пор, пока указатель температуры охлаждающей жидкости двигателя не покажет 75 °C. В стандартном режиме это занимает не более 3 минут после запуска двигателя.
Схема подключения свечей накаливания
Основные характеристики свечей накаливания следующие:
- Скорость нагрева;
- объем отопления;
- габаритные размеры;
- адаптация к параметрам камеры сгорания.
Устройство и виды свечей накаливания
Свечи накаливания состоят из корпуса, нагревательного элемента и клеммы подключения питания.
В верхней части корпуса имеется резьба, которая позволяет прикрепить нагревательный элемент к двигателю. Нагревательный элемент состоит из спирали с защитной оболочкой, которая может быть изготовлена из металла или керамики. Ранее использовались конструкции с открытой катушкой, которые сегодня можно встретить в старых моделях автомобилей. Эта система была не очень долговечной.
Конструкция свечи накаливания
В конструкции с металлической оболочкой наконечник нагревателя изготовлен из жаропрочного сплава железа-хрома-никеля. В нем расположены нагревательная спираль и управляющая спираль.
Катушка нагревает воздух, и ее сопротивление не зависит от температуры. Нагревательная спираль регулирует интенсивность нагрева, увеличивая свое сопротивление для предотвращения перегрева. Внутренняя часть наконечника заполнена изолятором из оксида магния.
Помимо классических конструкций, существуют также турбо-свечи зажигания, которые имеют особую форму корпуса и конический наконечник для уменьшения утечки. Эти модели используются в гоночных автомобилях.
Керамические свечи накаливания имеют аналогичную конструкцию, но вместо металла защитная оболочка и нагревательный элемент изготовлены из керамики.
Спираль в нагревателе может быть одинарной (моноспиральной) или двойной. В первом случае он имеет как функцию нагрева, так и саморегулируется, предотвращая нагрев до критических температур. Конструкции с двумя спиралями появились относительно недавно. Они позволяют более точно управлять нагревательным элементом на всех оборотах двигателя.
Управление свечами накаливания
Нагревательный стержень охлаждается потоком топливно-воздушной смеси во время такта впуска и потоком воздуха во время такта сжатия. Температура снижается при увеличении оборотов двигателя и повышается при устойчивой работе двигателя. Чтобы выровнять и отрегулировать эти процессы, ЭБУ (электронный блок управления двигателем) современного автомобиля отвечает за подачу на свечу зажигания напряжения, которое наилучшим образом соответствует текущим условиям работы двигателя.
Кроме того, ЭБУ может нагревать свечу накаливания до экстремальной температуры (за кратчайшее время до 2 секунд). Самые современные системы позволяют независимо контролировать каждую свечу накаливания с помощью полупроводниковых элементов, что также упрощает процесс диагностики их состояния.
Неисправности свечей накаливания в дизельных двигателях
Срок службы свечи накаливания зависит от ее конструкции, материала электродов и условий эксплуатации. Средний срок службы свечей накаливания составляет до 30 000 км пробега, но некоторые наиболее качественные свечи способны безотказно работать до 60 000 км пробега.
Лучшее время для проверки неисправностей свечей зажигания дизельных двигателей — до наступления холодов, поскольку летом проблемы могут вообще не возникать. Наиболее распространенными неисправностями этого компонента являются:
- треснувшая катушка;
- разрушение или расплавление нагревательного стержня;
- Повреждение резьбы монтажных соединений.
Неисправности могут быть вызваны как естественными процессами, так и нарушениями в работе. К ним относятся:
- Перегрев нагревательного элемента при слишком высоком напряжении;
- неисправности двигателя и нарушения впрыска топлива;
- загрязнение форсунок двигателя;
- повреждение корпуса наконечника;
- неправильная установка свечи зажигания в двигатель;
- электрохимическая коррозия;
- неисправность электронного блока управления.
Для более эффективной работы свеча зажигания должна располагаться точно по окружности воронки топливно-воздушной смеси. При этом он должен быть протолкнут достаточно глубоко в камеру сгорания или форкамеру. Диагностику и замену этого компонента следует доверить профессионалам.
