Понятие калильного числа свечей зажигания

Калильное зажигание – причины и устранение

Автомобиль, конечно же, полезная штука, но требует определённого ухода и контроля. Он состоит из множества больших и мелких деталей, которые подвержены поломке, при нерегулярном уходе или неаккуратной эксплуатации «железного коня».

Двигатель – это самая важная часть в автомобиле. Каждая его деталь играет существенную роль в эксплуатации и оказывает большое влияние на ход авто. Одной из самых важных систем в автомобиле является система зажигания.

Всем знатокам авто известно такое понятие, как «калильное зажигание». Смысл этого понятия двоякий. Первый из них означает специальный вид зажигания, который используется в цилиндрах авто для воспламенения там рабочей смеси. Второе значение – это процесс, который представляет опасность для исправной работы силового агрегата. Поэтому следует рассмотреть досконально, что такое «калильное зажигание», причины и признаки его возникновения и способы устранения. Как говориться, предупреждён – значит, вооружён, поэтому следует изучить этот процесс, чтобы в будущем не иметь проблем с двигателем.

Что должно насторожить

Чтобы своевременно поменять свечи, тем самым сведя к минимуму всевозможные неприятности, необходимо знать главные признаки плохих свечей. Автовладельцу следует насторожиться, если:

• затруднен запуск двигателя — происходит срабатывание стартера, но мотор не запускается или запускается после нескольких включений стартера;
• двигатель начинает «троить» — «подергивается» во время езды (особенно отчетливо это проявляется на холостых оборотах), снижается мощность/тяга;
• увеличивается расход горючего;
• увеличивается показатель СО в выхлопе;
• ухудшилась динамика мотора (плохо набирает обороты, а значит, падает мощность).

Износ свечей зажигания (СЗ) владелец может определить при визуальном осмотре. Для этого необходимо извлечь и посмотреть, как выглядит СЗ. При нормальной работе силового агрегата нагар на СЗ имеет светлый серо – коричневый цвет. Если вы обнаружите одно из перечисленных далее отклонений от нормы, то свечи требуется заменить.

Признаки замены свечей зажигания и причины их появления:

1. Корпус свечей имеет повреждения механического характера, электроды или уплотнительные шайбы имеют измененную форму. Наличие данных симптомов говорит о необходимости заменить СЗ. Причины могут быть следующими:
2. несоответствие калильного показателя СЗ типу мотора;
3. система охлаждения работает со сбоями;
4. высокий угол опережения зажигания.
5. Нагар черного цвета является признаком чрезмерно обогащенного топлива, которое, сгорая не полностью, образует копотные излишки, либо искра зажигания не обладает достаточной силой.
6. СЗ приобрела блестящий стеклообразный вид. Данный симптом является признаком перегрева свечей, который возникает при применении обедненной топливной смеси или автомобиль эксплуатируется на газо-воздушной смеси.
7. Образование маслянистых нагаров свидетельствует о наличии моторной жидкости внутри камеры сгорания из-за просачивания смазочных материалов сквозь масло-съемные колпачки клапанов ГБЦ, или изношена поршневая система.
8. На СЗ присутствует окалина коричнево-желтого цвета, образующаяся из-за копоти на диэлектрике кончика свечи.
9. Скол/обрыв изоляторов СЗ говорит о резком перегреве/охлаждении.
10. Возникновение эрозии на свечных контактах обусловлено наличием свинцовых реакций окислительного характера. Причиной становится увеличенный свечной зазор.
11. Расплавленный контакт СЗ — следствие перегревания.
12. Окалина красноватого оттенка явный признак превышения в топливной смеси присадки, содержащей металлы.

Распространенная ошибка при осмотре СЗ

Исследование СЗ проводится после долгой работы силового агрегата. Заблуждением автомобилистов становится то, что в процессе холодного запуска силового агрегата при температуре ниже нуля и нестабильности в работе двигателя выкручиваются свечи. Увидев чёрный нагар на СЗ, делается поспешный вывод

Однако это может произойти при эксплуатации мотора в процессе холодного старта, в этот момент смесь обогащается по принуждению, а к нестабильности работы приводит, например, неудовлетворительное состояние электрики (обратите внимание на высоковольтные провода пр.)

Неисправность свечей зажигания практически всегда приводят к различного рода проблемам в работе двигателя автомобиля. Например, неустойчивый холостой ход (двигатель «троит», плавают обороты), провалы, рывки, подергивания, потеря мощности и приемистости, затруднительный запуск (как холодный так и горячий) зачастую являются следствием использования дефектных свечей.

В первую очередь проверяем наличие искры на электродах свечей. После чего необходимо вывернуть их из двигателя и внимательно осмотреть. Одновременно эта процедура будет являться диагностикой работы двигателя вашего автомобиля так как их внешний вид это показатель происходящего у него внутри.

Ниже приведен перечень основных, повсеместно встречающихся, неисправностей свечей зажигания.

Трещины на изоляторе

Визуально видимые трещины и сколы на изоляторе свечи зажигания являются поводом к немедленной её замене. Они могут появиться как на верхней части изолятора свечи, так и на тепловом конусе вокруг центрального электрода. Причины их появления — естественный износ в результате длительной эксплуатации, низкое качество материала изолятора, несоблюдение технологии его изготовления (например, при заметном продольном шве от соединения двух его половинок), детонация, в следствии неправильно выставленного угла опережения зажигания, некачественного топлива или несоответствие калильного числа требуемому для данного двигателя.

Немного теории о системе зажигания

Известно, что сейчас во всех автомобилях используются искровые свечи, которые воспламеняют топливную смесь в цилиндрах. А раньше для этого использовалась калильная трубка, которая сама разогревалась до установленной температуры. Калильные трубки – это уже прошлое столетие. Их можно увидеть только на дизельных моторах с малой мощностью.

Из-за малоизвестности в современном мире авто, калильное зажигание чаще путают с детонацией зажигания. Дадим пояснение. Калильное зажигание производится благодаря нормальному горению топлива, а детонация провоцирует взрыв топлива, который сопровождается ударной волной. Однако, эти два разных процесса имеют между собой связь. Детонация приводит к возникновению калильного зажигания. Она характеризуется высокой тепловой нагрузкой на детали агрегата. А второй процесс может спровоцировать именно высокая тепловая нагрузка. Ему свойственно воспламенение топлива раньше времени. Из-за этого двигатель перегревается и уменьшается его мощность. Также калильное зажигание опасно тем моментом, когда мотор продолжает работать после выключения. Несвоевременное устранение данного процесса, в конце концов, приводит к поломке двигателя. Примерно так выглядят названные процессы по сравнению с нормальным процессом сгорания топлива:

Причины калильного зажигания

Каждый цикл работы свеча испытывает сильный нагрев – от момента воспламенения смеси до начала такта впуска, когда ее электроды охлаждаются свежей топливовоздушной смесью. При этом тепло отводится только одним путем – от электродов к юбке и головке цилиндра, так как рассеяние тепла от выступающего наружу изолятора сравнительно невелико, а в герметично закрытых колодцах современных моторов с индивидуальными катушками зажигания и вовсе мизерно.

Свеча остается работоспособной в определенном диапазоне температур. Холодные электроды покрываются нагаром – если на чистом газовом топливе нагарообразование минимально, то на бензиновых моторах, особенно карбюраторных, свечу обязательно нужно нагреть до такой температуры, когда свободный кислород на тактах впуска и сжатия успеет окислить накопившийся нагар. В то же время и перегрев не менее вреден – ускоряется эрозия контактов, из-за неравного коэффициента расширения керамики и металла увеличивается риск растрескивания изолятора, в самом тяжелом случае электроды разогреваются настолько, что соприкасающаяся с ними топливная смесь воспламеняется самопроизвольно, раньше времени – происходит калильное зажигание.

Таким образом и работали примитивные двигатели внутреннего сгорания до изобретения искровой свечи. Многие читатели, еще заставшие советские мопеды и мотоциклы, наверняка сталкивались с тем, что перегретый мотор с завернутой по принципу «какая попалось» свеча работал даже при выключенном зажигании. Для двигателя такая работа не лучше детонации (зачастую калильное зажигание её и провоцирует) – фронт пламени доходит до поршня до достижения им верхней мёртвой точки (ВМТ), и мотору приходится преодолевать значительное давление газов. Соответственно, исходя из максимальной температуры, которая может быть достигнута электродами свечи в конкретном моторе, и определяется ее калильное число – показатель скорости теплоотдачи от электродов.

Калильное число свечей зажигания

Калильное число, холодные и тёплые свечи

Калильное число указывает на давление в цилиндрах, при котором появляется самопроизвольное воспламенение топливной смеси от раскалённой свечи. Появление такого калильного зажигания отрицательно сказывается на работе двигателя, приводит к потере мощности и увеличению расхода топлива. Такое самопроизвольное воспламенение топливно-воздушной смеси приводит к повышенной нагрузке на поршневую группу, что в свою очередь снижает ресурс двигателя. Многие автовладельцы задаются вопросом, свечи зажигания холодные горячие какая разница. Это понятие напрямую зависит от калильного числа.

Именно калильное число определяет тепловые режимы работы свечи. Соответственно, чем выше этот показатель, тем в более сложных условиях способна работать конкретная свеча зажигания. Именно поэтому необходимо учитывать данную характеристику и сопоставлять с рабочими показателями конкретного двигателя внутреннего сгорания. Принято подразделять холодные и горячие свечи зажигания, разница между которыми состоит в показателе калильного числа. Как вы можете понять из названия, холодные свечи медленно нагреваются, и в последующем быстро рассеивают полученное тепло. У горячих разновидностей свечей зажигания наоборот происходит быстрый нагрев, но при этом сами такие устройства медленно рассеивают тепло.

Горячие свечи рекомендуется применять в двигателях, которые работают на стандартных оборотах коленчатого вала. В таких силовых агрегатах свечи не подвергаются серьезным температурным нагрузкам, что и позволяет обеспечить беспроблемное зажигание и отсутствие самопроизвольного воспламенения смеси. Популярностью пользуются самоочищающиеся горячие свечи, у которых такая очистка производится при относительно низких температурах, что позволяет улучшить показатели воспламеняемости топливной смеси.

А вот холодные свечи зажигания отличаются повышенной устойчивостью к температурным нагрузкам и рекомендованы для использования в турбированных и форсированных силовых агрегатах. Самоочищение таких свечей происходит при высоких температурах, поэтому устанавливать их в обычные атмосферные нефорсированные двигатели не рекомендуется. В атмосферных моторах температурный режим не позволит холодным свечам самоочищаться, что приведет к проблемам с зажиганием. Большинство производителей рекомендуют использовать такие разновидности холодных свечей с автомобилями премиум-класса и в спортивных авто, где установлены форсированные и турбированные двигатели, которые работают с высокой температурной нагрузкой.

Конструкция свечей зажигания NGK. Маркировка. Калильное число

Конструкция стандартной свечи зажиганияМаркировка свечей NGK Буквенная комбинация (1-4) перед калильным числом дает указания относительно диаметра резьбы, раствора шестигранного гаечного ключа, а также особенности конструкции. Пятая позиция (цифра) предназначена для калильного числа. Шестая буква обозначает длину резьбы. Седьмая буква содержит данные относительно конструкционных особенностей специальных свечей зажигания. Восьмая позиция, опять цифра, кодирует особый зазор между электродами.

Калильное число

Современные свечи зажигания индивидуально подбираются для различных конструкций двигателя и условий движения. Поэтому нельзя указать такую свечу зажигания, которая будет без проблем функционировать во всех двигателях.

Так как в камере сгорания различных двигателей температура повышается по-разному, необходимы свечи зажигания с разным тепловым эквивалентом.

Эти тепловые эквиваленты, выраженные с помощью калильного числа, представляют собой измеренные на электродах и изоляторе средние температуры, соответствующие нагрузке двигателя. На юбке изолятора рабочая температура должна быть в интервале от 400°С до 850°С. При этом температуры свыше 400°С требуются потому, что при таких температурах удаляются осаждающиеся сажа и масляный нагар, и таким образом происходит самоочищение свечи зажигания.

Однако выше 850°С температура на изоляторе подниматься также не должна, так как при температуре свыше 900°С может появляться калильное зажигание. Кроме того, при очень высоких температурах электроды дополнительно подвергаются воздействию химически агрессивных соединений или разрушаются.

Для свечей зажигания фирмы NGK применимо простое практическое правило: — низкое калильное число (например BP4ES) — «горячая свеча зажигания», высокое поглощение тепла, обусловленное длинной юбкой изолятора; — высокое калильное число (например BP8ES) — «холодная свеча зажигания», малое поглощение тепла, обусловленное короткой юбкой изолятора.

Свечи зажигания с поверхностным разрядом

Принцип работы свечей зажигания с полуповерхностным разрядом основан на том, что искра зажигания скользит через предпочтительную часть юбки изолятора и удаляет возможные отложения сажи.

Только тогда возникает искровой пробой от юбки изолятора на боковые электроды и происходит надежное воспламенение топливной смеси.

Свечи зажигания с дополнительным искровым промежутком

В случае свечей зажигания фирмы NGK с дополнительным искровым промежутком искровой пробой при сильном покрытии сажей проходит сначала через юбку изолятора, затем перескакивает при формировании искры зажигания на то место, в котором корпус свечи сближается с юбкой изолятора (1). Топливная смесь воспламеняется безукоризненно, двигатель работает нормально.

После достижения температуры самоочищения (>450°C) на юбке изолятора удаляется нагар, и воспламенение опять производится нормальным образом между центральным и боковым электродом (2).Моменты затяжки свечей зажигания Если приложенный крутящий момент затягивания свечи был слишком мал, появляется угроза потери компрессии, отвинчивания центрального электрода и тепловых повреждений из-за пониженного отвода тепла. Дело может дойти и до самостоятельного отвинчивания свечи зажигания. Если же выбран слишком большой крутящий момент затягивания, можно повредить головку цилиндра. Кроме того, слишком большое усилие, приложенное к свече зажигания, может привести к срыву резьбы.

Крутящий момент затягивания можно получить после затягивания путем измерения высоты (толщины) уплотнительного кольца. Свеча зажигания, уплотнительное кольцо которой не сжато, затянута со слишком малым крутящим моментом затягивания. Наоборот, свеча со слишком сильно сжатым уплотнительным кольцом, затянута со слишком высоким крутящим моментом затягивания.

Крутящий момент затягивания для свечей зажигания с плоской посадкой (с уплотнительным кольцом)	18 mm	14 mm	12 mm	10 mm
Чугунная головка	35-45 Н.м	25-35 Н.м	15-25 Н.м	10-15 Н.м
Алюминиевая головка	35-40 Н.м	25-30 Н.м	15-20 Н.м	10-12 Н.м

www.ngk.ru

Калильное число

Калильное число — это величина среднего индикаторного давления, при ко­тором в цилиндре двигателя при испытании свечи возникает калильное зажигание.

Прямое определение тепловой характеристики связано с необходимостью измерения температуры теплового конуса изолятора и электродов на работаю­щем двигателе. Это сложная техническая проблема, так как требует установки в свечу миниатюрных термопар и защиту их от высокого напряжения. Такая ра­бота требует огромных затрат и проводится только в исследовательских целях при доводке вновь разрабатываемых двигателей.

В связи с этим определение тепловой характеристики заменяют подбором све­чей по верхнему температурному пределу. Для этого производятся тепловые ряды конструктивно одинаковых свечей с различными тепловыми характеристиками.

Каждую свечу теплового ряда испытывают на моторной испытательной уста­новке, позволяющей за счет наддува моделировать тепловую напряженность двигателя с любой удельной мощностью, вплоть до самого форсированного спортивного. В процессе испытания величину наддува последовательно увели­чивают, соответственно возрастает тепловая напряженность и основной харак­теризующий ее показатель — величина среднего индикаторного давления.

Основным конструктивным параметром, с помощью которого изменяют вели­чину калильного числа, является длина теплового конуса изолятора. Чем длиннее тепловой конус изолятора, тем рабочая температура свечи больше, и наоборот, чем короче тепловой конус изолятора, тем температура меньше.

До 1974 г. свечи, производимые в СССР, имели в своей маркировке обозначение длины теплового конуса изолятора, выраженной в миллиметрах. Ветераны-авто­мобилисты помнят свечи с уралитовыми изоляторами для автомобиля «Запоро­жец» первых выпусков, которые имели маркировку А6УС или А7,5УС, свечи для автомобиля «Волга» ГАЗ-21 с маркировкой А14У, свечи А11У для автомобиля «Москвич-401» и многие другие. Интересно отметить, что на первые модели авто­мобилей ВАЗ ставились свечи с изолятором из керамики «боркорунд», также с маркировкой длины теплового конуса изолятора, сначала А6БС, затем А7,5БС. С появлением двигателей автомобилей ВАЗ-2101, ГАЗ-24, АЗЛК-412, ЗАЗ-966, ЗИЛ-130, ГАЗ-53 и других требования к свечам возросли. Выяснилось, что необхо­димо учитывать то, что рабочая температура свечи зависит не только от длины теплового конуса изолятора, но и от многих других конструктивных и технологи­ческих факторов. Ведь калильное число является интегральным показателем, ха­рактеризующим зависимость рабочей температуры свечи не только от длины теп­лового конуса, но и от других конструктивных факторов.

Каждой длине теплового конуса изолятора соответствует своя величина ка­лильного числа. В соответствии с российским стандартом калильные числа сле­дует выбирать из ряда 8, 11, 14, 17, 20, 23 и 26 условных единиц. Допускаются промежуточные значения, выраженные целыми числами.

С помощью калильных чисел различают более «горячие» и более «холодные» свечи. Эти понятия определены тем, что при установке на один и тот же двига­тель «горячие» свечи в равных условиях имеют рабочую температуру выше, чем «холодные». Устанавливая последовательно на двигатель свечи с различными калильными числами, можно осуществить подбор по тепловой характеристике. Первым критерием подбора является отсутствие калильного зажигания при пол­ной нагрузке двигателя. Вторым критерием является то, что ближайшая более «горячая» свеча вызывает калильное зажигание. Правильно подобранная свеча всегда должна иметь максимальную температуру, несколько ниже, чем темпера­тура калильного зажигания. При подборе к двигателю угол опережения зажига­ния устанавливают на 10-15° раньше относительно установочного. Этим спосо­бом искусственно повышают рабочую температуру свечи, что обеспечивает гарантированный запас до верхнего температурного предела.

Зарубежные фирмы применяют свои шкалы калильных чисел, прямые и об­ратные. В прямых шкалах с увеличением длины теплового конуса калильное чис­ло возрастает, а в обратных уменьшается. Отечественная шкала калильных чисел едина для всех производителей в России и является обратной. Чем больше ка­лильное число, тем короче при прочих равных тепловой конус, тем свеча «холод­нее». В отличие от нашей страны, за рубежом каждая фирма применяет свою шкалу калильных чисел и свою систему маркировки свечей. Для определения со­ответствия по калильному числу свечей различных производителей приходится пользоваться таблицами взаимозаменяемости.

Какие требования предъявляются к свечам

Именно поэтому свечи – это те детали, к которым предъявляют достаточно строгие требования. Качественная, правильно функционирующая свеча зажигания должна выдавать мощную искру в интервале от 500 до 3500 раз в течении одной минуты. Это актуально для четырехтактного силового агрегата, который может работать с высокими оборотами в режимах старт-стоп.

Свеча должна без перебоев и с высоким уровнем надежности генерировать искру даже при сверхнизких температурах. Те детали, которые созданы с применением высоких технологий, позволяют обеспечить сгорание смеси воздуха и топлива максимально экологично. Свечи позволяют оптимально расходовать топливо.

К современным свечам предъявляются некоторые требования. Так, эта деталь должна без перебоев передавать очень высокие напряжения в любых случаях. Качественная свеча должна иметь высокие изоляционные свойства — температурный режим, в котором работают эти детали, может превышать 1000 градусов. Хорошая свеча должна работать без пробоев и образований электрических дуг. Очень важна герметичность и непроницаемость газов в камеру сгорания. Также свеча должна иметь высокую прочность. Теплопроводность юбки и электродов должна быть очень высокого уровня. Хорошее изделия полностью устойчиво к эрозии, воздействию продуктов сгорания.

Понятие калильного числа и причины калильного зажигания

Величина, характеризующая длительность времени после которого наступает калильное зажигание называется калильным числом. Нужно понимать, что чем выше значение этого числа, тем свеча менее нагревается. При этом считается, что «горячая свеча» имеет малое калильное число, а «холодная» – большее соответственно.

Практика показывает, что эксплуатация автомобиля с низкими нагрузками более благоприятна с горячими свечками, но при значительной нагрузке с таковыми и за длительный период времени может произойти калильное зажигание. Оно являет собой негативный фактор, который характеризуется воспламенением рабочей смеси в цилиндрах двигателя не от искры, а от чрезмерно нагретых элементов системы зажигания. Как правило, этим элементом есть свечной изолятор. В этом случая значительно теряется мощность двигателя, а в некоторых случаях продолжение работы после выключения зажигания.

Последствия калильного зажигания

Так как, тепловая характеристика двигателей различна в зависимости от типа последних, то под каждый ДВС необходимо определенная свеча со своим значением накопления тепловой энергии. Именно для этого и используется вышеупомянутое калильное число.

На заводах-производителях свечек для автомобилей производятся тесты накопительных характеристик. В расчет берутся средние значения температур на электроде и изоляторе, которые возникают при определенных нагрузках мотора. Юбка изолятора должна прогреваться в диапазоне 400-850 градусов по Цельсию. Свыше этой температуры считается, что двигатель может подвергнуться калильному зажиганию. Именно поэтому вам следует серьезно относится к подбору свечей зажигания, вовремя обслуживать систему воспламенения топлива, а также следить за состоянием электродов (отсутствие нагара) и периодичностью замены свечных элементов.

В каких случаях использовать горячие или холодные свечи?

В идеальном случае автовладельцу следует иметь пару комплектов свечек, потому что характер работы двигателя и системы зажигания в разную пору года меняется. Летом мотор испытывает повышенный нагрев, поэтому рекомендуется устанавливать холодные свечи, а вот зимой наоборот.

Также если ваше авто эксплуатируется практически постоянно и на длительные дистанции, то лучше использовать холодные свечки, однако если поездки краткосрочны и на малые расстояния – теплые.

Проверка свечей зажигания

Если происходят некие проблемы в работе двигателя то первое что нужно проверить, это свечи зажигания. Их внешний вид может дать довольно полную информацию о состоянии вашего мотора.

Итак, проверку свечей нужно начать с их извлечения из двигателя. Правда, перед их извлечением нужно дать некоторое время двигателю поработать на холостых оборотах. Конечно, если таковые на вашем моторе всё ещё присутствуют.

Но вернёмся собственно к проверке. После того как вы извлечёте свечи из двигателя вам нужно проверить их маркировку и убедиться в том что она соответствует требованиям для марки вашего автомобиля.

Если с маркировкой всё в порядке, тогда просто внешне осмотрите электроды. У исправной свечи цвет электрода должен быть белёсым – сизым, и нагар на ней должен быть минимальным. Если эти требования не удовлетворяются, то с вашим мотором проблемы. По внешнему виду свечи, с вероятностью 90%, можно выяснить какие проблемы с вашим двигателем. Но это тема отдельной статьи и её мы касаться не будем.