Головна мета всієї електросистеми автомобіля - подача заповітної "іскорки" на двигун, так що свічку запалювання можна вважати фінальною деталлю у всьому ланцюзі. У цій статті будуть розглянуті всі питання, пов'язані зі свічками запалювання (СЗ), їх технічними характеристиками та методикою вибору.

Загальні поняття, призначення

Призначення свічки запалювання – створення іскри (електричного розряду), що підпалює паливно-повітряну суміш камери згоряння циліндра мотора. Тобто вона повинна вчасно та з належною потужністю спрацьовувати на кожному повному циклі двигуна. Нормальна (штатна) робота двигуна залежить від якості іскри: чим краще підпалюється паливо в камері згоряння, тим вищою буде потужність двигуна. Неякісна робота СЗ призводить до проблем: збільшення витрати палива, неповного згоряння (підвищений викид СО), втрат потужності, швидкого зношування. Отже, контроль стану та своєчасна заміна свічок запалювання – одна з важливих складових регулярного техобслуговування.

Принцип дії свічки запалювання досить простий: на центральний електрод (катод) подається напруга 25-30 тис. вольт, внаслідок чого між ним та негативним електродом (анодом) відбувається електричний розряд - високовольтна дуга, що підпалює паливо в циліндрі двигуна. Усі модифікації та новинки, що існують на ринку сьогодні, покликані покращити певні характеристики, але сама суть роботи свічок не змінюється.

Конструкція свічок запалювання

1. Контактна гайка. 2. Ребра ізолятора. 3. Контактний стрижень.
4. Ізолятор. 5. Корпус. 6. Струмопровідний склогерметик (резистор).
7. Кільце ущільнювача. 8. Тепловідвідна шайба. 9. Центральний електрод.
10. Тепловий конус ізолятора. 11. Робоча камера.
12. Бічний електрод. h – іскровий проміжок.

1. До контактної гайки підключаються високовольтні дроти, що йдуть від котушки запалення або (старих автомобілів) розподільника. Контактна гайка найчастіше виконується з потовщеннями під клямку (SAE, євростандарт) або з різьбленням (стандарт РФ).

2. Ребриста частина ізолятора оберігає від пробоїв із контактного стрижня на поверхню, утворюючи бар'єри струму.

3. Контактний стрижень виточується зі сталі з нарізкою всіх необхідних конструктивних елементів.

4. Ізолятор виконується найчастіше із кераміки з додаванням оксиду алюмінію. Матеріал ізолятора повинен витримувати коливання температур від 70° до 2500°С (у момент згоряння палива), зберігаючи при цьому міцність та діелектричні властивості. На даний момент кожен виробник використовує власні рецептури для виготовлення ізоляторів, основа залишається незмінною.

5. Корпус – металева частина свічки запалювання, з шестигранником під ключ та різьбленням для фіксації в корпусі двигуна (свічковій криниці). Матеріалом для корпусу служить легована сталь, що має достатню міцність (твердість 125-250 за Бінель). Поверхня покривається оксидованим або хромованим покриттям, що перешкоджає окисленню.

6. Сучасні моделі СЗ забезпечуються резисторами, що гасять радіоперешкоди, що виникають при роботі. Для ущільнення стрижня та електрода в пазу ізолятора використовується струмопровідний склогерметик, що служить пригнічувачем перешкод.

7. Для герметизації свічки у корпусі двигуна використовується ущільнювач: кільцевий або конусний. Для кільцевих використовується додаткова ізолююча прокладка, а конусна шайба сама по собі добре ущільнює свічку при вкручуванні в корпус.

8. Тепловідвідна шайба призначена для кращого охолодження свічки та розширення її теплового діапазону. Чим краще відбувається процес охолодження, тим менше осідає нагару на електродах та ізоляторі, підвищується надійність та довговічність свічки.

9. Центральний електрод – одна з основних деталей у свічці запалювання. Спочатку матеріалом виготовлення служила сталь, в даний час він може мати біметалічний склад, з сердечником, що проводить і тепловідвідним непрогоряючим покриттям. Склад та товщина центрального електрода – один із основних параметрів, що впливають на тривалість експлуатації свічки.

10. Тепловий конус ізолятора – частина ізолятора, що виступає в камеру згоряння, служить для відведення тепла. Від висоти конуса залежить калільна кількість свічки - буде вона "теплою" або "холодною".

11. Робоча камера – порожній простір, завдяки якому легше відбувається підпал повітряно-паливної суміші. Існують свічки зі спеціальним розширенням робочої камери (факельні), що використовуються в деяких типах двигунів.

12. Бічний електрод, який йде розряд з центрального. Його часто називають масою (за аналогією з дуговим розрядом на масу). Виробники пропонують свічки з різною кількістю, формою та складом сплаву бічних електродів, покращуючи експлуатаційні характеристики та термін служби.

У магазинах можна знайти десятки різновидів свічок запалювання, і щоб не помилитися з вибором, необхідно знати, які характеристики підходять під кожен конкретний двигун: розміри, калільні числа, іскровий зазор, матеріал і кількість електродів і т.д.

Калільне число свічки запалювання: одна з основних характеристик.

Щоб розуміти, наскільки важливим є точний підбір калільного числа, потрібно розуміти суть різниці калільного та іскрового запалення.

У бензинових ДВЗ використовується іскрове запалювання: у момент стиснення паливно-повітряної суміші відбувається її запалювання іскрою від СЗ. Правильний момент підпалу забезпечує оптимальну роботу двигуна: при повному стисканні відбувається повне згоряння, а значить підвищується потужність тиску на поршень. Для цієї мети і служить вся складна система клапанів, датчиків і реле, що тонко регулює процеси, що відбуваються.

У разі, якщо свічка запалювання перегрівається, її електроди розжарюються настільки, що підпалюють паливну суміш без іскри – відбувається запалення. Проблема цього процесу в тому, що підпал відбувається не в потрібний момент, а коли завгодно, викликаючи вібрацію, падіння потужності, підвищену витрату палива, неповне згоряння і т.д. Тому гартальне запалювання – процес, якого необхідно уникати, а значить, підбирати свічки з оптимальним калільним числом.

Здавалося б, потрібно лише подбати про якісне тепловідведення, щоб усунути нестачу. Але при надмірному охолодженні свічки виникає інша проблема: на конус ізолятора та електроди осідають продукти згоряння бензину, а недостатня температура не дає свічці самоочищатися, і це призводить до того, що свічка взагалі перестає працювати. Іншими словами, надмірно «гаряча» свічка – погано, але й надто «холодна» не краще. Саме оптимальний температурний показник для кожної свічки, що відповідає певним особливостям палива та конструкції двигуна, і назвали гартальним числом.

Калільне число залежить від типу і потужності двигуна: на, умовно кажучи, гоночні автомобілі ставляться холодні свічки з коротким ізолятором, посиленим тепловідведенням і покращеним іскроутворенням. А ось на «тихоходах» вони дуже швидко заростуть нагаром і стануть непридатними. На слабких двигунах краще використовувати гарячі свічки, які будуть нагріватися до температури самоочищення (500-550 ° С). Зрозуміло, що чим більше обертів робить двигун (вища швидкість їзди), тим більше свічка буде нагріватися. Нагрів залежить і від палива: що вище октанове число, то більша температура горіння.

Умовно свічки поділяють на «холодні», «середні» та «гарячі». Для звичайного автолюбителя оптимальним буде вибір «середніх» або уніфікованих свічок.

«Гаряча» свічка (ліворуч) з довгим шляхом відведення тепла
і «холодна» свічка (праворуч) з коротким конусом та гарним охолодженням

Кожен виробник приймає власний спосіб визначення та маркування калільного числа: у європейських і російських виробників це показник часу, за який свічка розігрівається до калільного запалювання, так що, чим вище вказана цифра – тим холодніша свічка (довго розігрівається), і навпаки, більше низькі показники свідчать, що свічка «гаряча» (гріється швидко).

А ось американські свічки маркуються у зворотному порядку: чим вища цифра – тим «гарячою» свічка.

Чисто візуально тип свічки можна визначити по виносу (довжині) конуса ізолятора: чим він довший, тим довше буде охолодження, а значить, швидше нагріватиметься. Довгий ізолятор – «гаряча»

свеча, короткий – «холодная».

Іскровий зазор та матеріал електродів: класичні, платинові та іридієві свічки

Чим менша відстань між електродами, тим легше проходить розряд, а отже, для виникнення іскри потрібно менше енергії. Здавалося б, встановити менший зазор і заощаджувати ресурс акумулятора - правильне рішення.

Але завдання свічки – підпалити паливну суміш, щоб об'єм згоряння був максимальним, а для цього потрібен… більший іскровий зазор, що дає більше простору для підпалу та потужнішу іскру.

Вирішити це протиріччя можна шляхом зменшення товщини центрального електрода: чим він тонший, тим менше потрібно енергії для подолання більшої відстані. Чиста сталь або нікелевий сплав із мідним сердечником для цієї мети не підходить: тонкий електрод швидко прогорає, виводячи свічку з ладу. Тому в нових конструкціях застосовуються метали інертних металів: платини, золота, срібла, іридію, паладію. Ця інновація призвела до появи на ринку свічок запалювання з особливо тонким центральним електродом: наприклад, свічки запалення NGK (виробництва японської компанії NGK Spark Plug Co. Ltd) мають товщину центрального електрода лише 0,4 мм. Багато виробників наносять «острівець» дорогоцінного сплаву і на бічний електрод, що дозволяє збільшити іскровий зазор у 3,5 рази за збереження колишнього рівня енерговитрат.

Автолюбителі, вирішивши придбати якісні та довговічні свічки запалювання, роблять вибір між платиновими та іридієвими.

Переваги платинових свічок:

дуже довгий ресурс (до 100 000 км), що дозволяє не перейматися заміною свічок;
тонкий електрод дає велику іскру, а отже, покращує якість підпалу паливної суміші;
електроди не вигоряють, зазор між ними не змінюється;
на основний електрод подається менша напруга, а значить він працює більш стабільно протягом тривалого часу;
вище температура іскри, що дозволяє підпалювати навіть збіднену повітряно-паливну суміш і може використовуватися в двигунах із нагнітачами повітря.
Переваги іридієвих свічок практично повністю дублюють платинові плюс ще кілька моментів:

ще більше стійкість матеріалу до окислення та вигоряння;
міцність іридію вища, ніж в інших металів;
температура плавлення значно вища, ніж у платини;
іридієва свічка може стабільно працювати у великому діапазоні навантажень.
Деякі компанії (наприклад, японська копання, що виробляє свічки запалювання DENSO) продовжують розробку різних присадок до сплавів, що підвищує експлуатаційні характеристики. Одна з останніх новинок – іридієво-родієвий сплав, що використовується у запатентованій продукції.

Використання високотехнологічних свічок запалювання не тільки дозволяє надовго забути про проблему заміни, але і є одним із факторів економії палива найближчим часом та збільшення ресурсу двигуна у довгостроковій перспективі.

Однак у деяких випадках буде доцільніше використання простих нікелевих свічок: при великому зносі двигуна на свічках осідатиме олію, а значить, навіть дорогі свічки не відслужать належний ресурс. Також використання неякісного бензину робить покупку дорогих свічок просто марною: навіть на іридієвому електроді утворюватиметься нагар, що дестабілізує роботу свічки.

Кількість, форма та розташування електродів. Два чи більше?

Якою б якісною була свічка запалювання, а додаткова надійність ніколи не зашкодить. Зараз у продажу є безліч варіантів свічок з двома, трьома або чотирма електродами маси, які часто мають не гладку, а ребристу внутрішню поверхню. Навіщо це робиться і які переваги вони дають?

Декілька електродів є своєрідною страховкою від незаймання: під час роботи свічки розряд проходитиме між найближчою парою електродів. І, звичайно, при цьому вони поступово деградуватимуть (окислятимуться, вигорятимуть). За наявності одного електрода маси свічку доводиться періодично калібрувати, встановлюючи нормальний іскровий проміжок. А ось кілька електродів стають надійнішою гарантією запалювання: коли один виходить з ладу, наступний продовжує функціонувати.

Всупереч поширеній думці, чотири електроди не дадуть чотири іскри замість однієї, але в чотири рази підвищать надійність свічки, навіть при виробленому ресурсі.

З цією метою на електродах робляться V-подібні або U-подібні розпили: розряд на один бік електрода підвищує термін його служби.

U-подібне розпилювання основного електрода

Найчастіше один бічний електрод розташовується над центральним, тобто розряд йде центральною осі. Декілька електродів так розмістити неможливо, і вони оточують центральний з боків, завдяки чому іскра проходить перпендикулярно осі свічки. У чому тонкість?

Бічний розташування електродів вигідніше тим, що простір під свічкою (камера згоряння) залишається повністю відкритим: ніщо не заважає рівномірному розподілу полум'я від іскри. А чим рівномірніше відбувається згоряння, тим краще розподіляється навантаження на поршень, забезпечуючи оптимальне балансування та знижуючи вібрацію під час роботи.

Свічки запалювання з V-подібним розпилом центрального електрода (ліворуч)
та з трьома електродами маси (праворуч)

Таким чином, кілька бічних електродів збільшують ресурс та стабільність роботи як самої свічки, так і двигуна загалом.

Поширення полум'я за вертикального (а) та бічне (б) розташування електродів маси

Узагальнюючи інформацію про застосування матеріалів та інновацій у виготовленні свічок запалювання, можна зробити висновок: використання дорогоцінних металів та передових технологій забезпечує більш високу надійність, кращий захист від перегріву та ерозії, більш тривалий ресурс використання. Але й ціна буде відповідно вищою.

Лінійні розміри: що важливо враховувати під час вибору

Якщо в питанні матеріалів та особливості конструкції можна робити вибір на власний розсуд, то розмірність свічки повинна точно відповідати технічним вимогам двигуна. При доборі враховуються такі характеристики:

• Тип (форма) контактної гайки – різьблення М4 або SAE-підключення (євростандарт). Деякі виробники (наприклад, NGK) роблять знімний євро-контакт, що накручується на різьблення;

• Довжина різьбової частини. Точна відповідність важлива при встановленні свічки: занадто довга свічка буде надто глибоко вкручена в камеру згоряння, що порушить розрахунковий розподіл полум'я. Крім того, поршень може ударятися про свічку, що в найкоротший термін виведе його з ладу. Коротка свічка не забезпечить якісний підпал: іскра буде надто далеко від максимальної концентрації паливно-повітряної суміші, а отже, відбуватиметься неповне згоряння з усіма наслідками;

• Діаметр різьбової частини. Тут все зрозуміло: він повинен відповідати діаметру різьблення колодязя свічки, без найменших відхилень;

• Крок різьблення – ті самі вимоги, що й діаметру;

• Розмір під ключ (діаметр шестигранного розширення корпусу) враховується під час встановлення для підбору відповідного інструменту;

• Момент затягування (L) – показник динамометричного ключа. Занадто слабка затяжка не дасть достатньої герметизації в корпусі, а занадто сильна як мінімум зламає свічку, а як максимум виведе з ладу різьблення колодязя свічки. За відсутності динамометричного ключа використовується показник кута затягування: на вказаний кут підкручується свічка простим ключем;

• Вид ущільнювача: конус або кільце. Також визначається конструкцією двигуна, і встановлення «нерідної» свічки не дозволить двигун нормально працювати.

Взаємозамінність та методика вибору свічок

Автовласників часто цікавить питання: чи можна ставити на автомобіль свічки різних виробників, і як визначити, чи підходить та чи інша свічка для даного двигуна?

Габаритно-приєднувальні розміри – те, що має враховуватися насамперед. Тут відхилення неприпустимі, і потрібно орієнтуватися насамперед ними. Свічки з невідповідним кроком різьблення або діаметром шестигранника не вдасться встановити на місце.

Другий критерій – калільна кількість свічки, яка повинна відповідати типу двигуна, режиму використання автомобіля та якості палива. Як правило, у процесі експлуатації власник автомобіля сам визначає, які свічки найкраще працюють у його машині (або отримує консультацію фахівця).

Виробники випускають свічки з різними характеристиками, що дозволяє вибрати для свого автомобіля вироби фірми, якій довіряє автолюбитель. Інформація про те, які свічки відповідають певній моделі двигуна, завжди має офіційні представники, і якщо хочеться придбати новітні «супер-свічки», можна завжди проконсультуватися у продавця.

Ресурс свічок запалювання

Кожен виробник вказує ресурс служби свічки запалювання – певну кількість кілометрів пробігу. Якщо йдеться про імпортні свічки, то й ресурс розрахований на європейські дороги та європейський бензин. А що ж у нас?

В українських реаліях ресурс СЗ можна сміливо ділити на два: складні дороги, неякісний бензин, холодна та волога зима. Тому, якщо на свічці вказано ресурс, наприклад, 20 тис. км, то за важких умов експлуатації вони можуть вже через 10 тис. км бути зовсім непридатними для використання. Тому орієнтуватися краще не на кілометраж, а на технічний стан свічки.

Власникам автомобілів на газу потрібно враховувати, що використання газу знижує термін експлуатації свічок: температура згоряння газу вища, ніж бензину, а отже, і навантаження на свічки буде більшим.

З іншого боку, на новому автомобілі з усіма вузлами свічка, що добре працюють, цілком може відслужити заявлений ресурс. Тим більше, що нові машини рідко заправляють дешевим бензином або заливають неякісне моторне масло.

У будь-якому випадку, свічки запалювання необхідно регулярно оглядати, щоб вчасно виявляти проблеми, що виникають, а якщо вони відслужили своє – міняти, не чекаючи серйозних поломок.

Проблеми свічок запалювання та двигуна

На стан СЗ слід звернути увагу за таких проблем:

• двигун погано запускається;
• мотор «троїт» - продовжує працювати при вимкненому запаленні, посмикується на холостому ходу;
• зменшилася потужність, що помітно при підйомах та різких наборах швидкості;
• збільшилася витрата бензину;
• збільшився відсоток СО у вихлопі.

Часто причиною передчасного виходу з ладу запалювання свічки є неправильний вибір свічки щодо параметрів автомобіля.

Занадто холодна свічка швидко покриється нагаром, що закриває електроди. Як наслідок – пробої іскри, невчасний запал. Така свічка візуально буде темною, закопченою, із чорним шаром на корпусі, ізоляторі та електродах.

Надмірно гаряча свічка добре очищається, але збільшує ризик калільного запалювання. Візуально її можна визначити по світлому (білому) ізолятору та чорним окислам на електродах.

При тривалому перегріві свічки існує небезпека повного прогорання електродів, перегрівання та пошкодження керамічного ізолятора. У разі попадання уламків керамічного ізолятора в камеру згоряння, вони на смерть стирають двигун, приводячи його в повну непридатність.

Правильно працююча СЗ буде чистою, без нальоту олії чи нагару, конус ізолятора жовтий або світло-коричневий, з повністю робочими електродами, що зберігають свою форму та іскровий зазор.

Стан свічки запалення після 1000 км пробігу:
1. Свічка оптимально підібрана під характеристики двигуна та палива.
2. Перегрів свічки: білий ізолятор та окислені електроди. 3. Недогрівання свічки: наліт продуктів згоряння.
4. Наліт моторної олії. 5. Вигоряння центрального та бокового електродів. 6. Руйнування конуса ізолятора.

Заміна свічок запалювання: де краще робити?

Заміна свічок – процедура не надто складна, і за наявності інструменту та мінімальних навичок цілком під силу самому автовласнику. Але за бажання заміну зроблять на будь-якому СТО в найкоротші терміни.

Змінюючи свічки самостійно, потрібно послідовно проходити всі етапи проведення роботи:

1. Від'єднайте від акумулятора мінусову клему.

2. Вимкнути контактні дроти, ретельно позначаючи їх порядок маркером або будь-яким іншим способом.

3. Обережно послабити ключем та викрутити свічки запалювання.

4. Оглянути свічки. Зовнішній вигляд показник правильності їх роботи.

5. Встановити нові свічки, закрутивши їх руками до краю і дотягнувши до потрібної щільності прилягання ключем.

6. Підключити контактні дроти, дотримуючись попереднього порядку.

Помилки під час встановлення свічки запалювання: 1. Правильно встановлена свічка.
2. Відсутнє кільце ущільнювача. 3. Встановлено два ущільнювальні кільця.
4. Різьбова частина надто коротка. 5. Різьбова частина занадто довга.

Порада: якщо з усього комплекту свічок тільки одна вийшла з ладу, краще змінювати весь набір: розбалансування в роботі двигуна призведе до його передчасного зносу.

Як не купити підробку

Хоча ціна СЗ і не надто велика, в порівнянні з іншими запчастинами, шахраї все ж таки виготовляють дешеві підробки, які в кращому разі просто не працюватимуть, а в гіршому – швидко «вб'ють» двигун.

Ознаки підроблених свічок запалення виявити нескладно:

• Ціна. Вартість оригінальних свічок – це не лише «доплата за бренд», а й високі технології, гарантія точності, якісні матеріали. Хороше рідко буває дешевим;

• Упаковка. Відомі виробники не шкодують грошей на розробку дизайну та якість упаковки. На ній не повинно бути жодних похибок;

• Форма та розташування центрального електрода. Це один із найскладніших технологічних етапів: виготовлення ідеально круглого в перерізі електрода (особливо при маленькому діаметрі) та точне розміщення вранці ізолятора. Найменше усунення чи похибка – ознака підробки;

• Ізолятор. Поверхня ізолятора має бути абсолютно гладкою, з рівно продрукованим логотипом виробника. Наявність подряпин говорить про неякісний товар;

• Корпус завжди виготовляється із високоякісної сталі. В оригінальних свічках при нарізанні різьблення використовуються інструменти, що відповідають твердості металу. У підробках на різьбленні будуть сколи та зазубрини;

• Маркування. Кожен виробник маркує свою продукцію і відсутність надрукованого коду говорить про фальшивий товар.

Страховка від придбання підробки – купівля запчастин лише у офіційного дилера, який співпрацює з найбільшими світовими виробниками.

Свічки запалювання – деталь на перший погляд дрібна, але вони теж вносять свій внесок у довге та благополучне «життя» вашого автомобіля.