Юрий Головач

Редактор DR1VER.RU

Свечи зажигания нужны для воспламенения топливовоздушной смеси работающего на бензине или газе двигателя. Работа свечей зажигания напрямую влияет на ровную работу двигателя и эффективный расход топлива. В случае их неисправности может выйти из строя мотор.

Разберем устройство, принцип действия и основные неисправности свечей зажигания. Также расскажем, что такое калильное число, какой должен быть зазор и о чем говорит нагар на свечах зажигания.

Что вы узнаете про свечи зажигания:

Что такое свеча зажигания

Свеча зажигания — это компонент двигателя внутреннего сгорания, который создает высоковольтную электрическую искру между электродами для воспламенения топливовоздушной смеси в цилиндрах. Свеча зажигания обеспечивает преобразование низкого напряжения от катушки зажигания в мощную искру, благодаря чему обеспечивается стабильная работа двигателя.

Свечи зажигания используются только в двигателях на бензине или газу. В дизельных моторах свечей нет, вместо них там установлены свечи накаливания, которые помогают запустить холодный двигатель. Воспламенение топлива в «дизелях» происходит от высокого давления и температуры.

Где находятся свечи зажигания

Свечи зажигания устанавливаются в головку блока цилиндров (ГБЦ) в специальные посадочные отверстия — свечные колодцы. Наружная часть свечи находится за пределами ГБЦ для удобства подключения высоковольтных катушек или проводов, нижняя часть свечи с электродами находится непосредственно в камере сгорания, где и выполняет свое прямое назначение — воспламеняет в нужный момент смесь бензина с воздухом.

Свеча зажигания в камере сгорания

Количество свечей зажигания в двигателе обычно равно количеству цилиндров. Например, в четырехцилиндровом двигателе — четыре свечи зажигания, в шестицилиндровом — шесть. Но есть двигатели, где применяются по две свечи на цилиндр (обычно в гоночных автомобилях).

Как устроены свечи зажигания

Конструктивно свеча зажигания состоит из керамического изолятора, центрального электрода и бокового электродов, заключенных в металлический корпус. Остальные элементы носят вспомогательную или монтажную функции. На схеме ниже представлена схема устройства стандартной свечи зажигания.

Контактный вывод. Предназначен для подключения свечи к высоковольтному проводу или индивидуальной катушке зажигания. В современных автомобилях обычно используются индивидуальные катушки, которые защелкиваются на контактном выводе свечи. В конструкциях с высоковольтными проводами тоже может использоваться защелка (в самих проводах), либо же провод крепится гайкой.
Ребра изолятора. Мешают пробою электрического тока на корпус за счет более длинного пути поверхностных токов.

Производитель и номер серии. Серийная маркировка свечи зажигания;
Специальная прокладка. Находится между металлическим корпусом и изолятором;
Керамический изолятор. Изготавливается из керамики и выдерживает воздействие высоких температур (до 1 000 °C) и напряжение (до 60 000 В). Защищает от пробоя между плюсом и массой. Нижняя часть керамического изолятора образует тепловой конус, который непосредственно отводит тепло из камеры сгорания;
Керамический резистор. Предназначен для снижения помех, мешающих работе бортовой радиоаппаратуры и электроники. Устанавливается не во все свечи;
Металлическая оправа (корпус). Служит для многих целей: объединение всех элементов свечи зажигания в единую деталь, отвод тепла от свечи на двигатель, подвод массы к боковому электроду;
Уплотнительное кольцо. Защищает камеру сгорания ДВС от прорыва газов наружу. Иногда уплотнительное кольцо не ставится, вместо него используется конусообразной формы посадочная поверхность корпуса (герметизация происходит за счет обжима конусом);
Медный сердечник. Проводит электрический ток от контактного вывода к центральному электроду;
Искровой зазор. Расстояние между крайней точкой центрального электрода и ближайшей поверхностью бокового электрода;
Центральный и боковой электроды. Расположены друг от друга на расстоянии искрового зазора для создания разряда электрического тока.

Как работают свеча зажигания

Свеча работает в связке с катушкой зажигания (или катушками) и блоком управления двигателем (ЭБУ). ЭБУ определяет точный момент подачи искры, отправляя сигнал на катушку, которая, в свою очередь, генерирует высокое напряжение на свече. Искра между центральным и боковым электродами возникает из-за наличия между ними искрового зазора. Чтобы пробить стандартный зазор в 1 мм требуется напряжение от 20 000 В.

Высокое напряжение создает мощное электрическое поле, которое «пробивает» газовый промежуток искрового зазора. Электрический разряд проскакивает с центрального электрода на боковой, поджигая топливную смесь в цилиндре двигателя.

Работа свечи зажигания (звездочка в конце такта 2 работы двигателя внутреннего сгорания)

Срабатывать свеча должна в нужный момент — в конце завершения такта сжатия каждого цикла, когда топливовоздушная смесь находится под максимальным давлением. В момент, когда поршень почти достиг верхней мертвой точки в такте сжатия — искра создает электрический разряд.

В результате топливовоздушная смесь поджигается, толкая поршень вниз и через шатун вращает коленвал. Так производится полезная работа. В следующем цикле все повторяется.

Задержка или опережение зажигания приводят к неправильной работе цилиндра вплоть до его полного отключения.

Более подробно о принципе действия свечей зажигания и в целом об автомобильных системах зажигания объясняется в этом видео:

Какие свечи зажигания бывают

Автомобильные свечи зажигания имеют типовое устройство и назначение, однако за счет применения различных материалов, технических решений и способов монтажа, имеют довольно обширную классификацию. Свечи зажигания различают по установочным размерам (диаметр и длина резьбовой части, размеры шестигранника под ключ), по длине и форме керамического изолятора, по количеству боковых электродов, материалам изготовления центрального электрода, по величине искрового зазора, калильным числам и другим характеристикам.

По установочным размерам

Установочные размеры характеризуют особенности монтажа свечей зажигания.

Диаметр резьбы. Наиболее распространены свечи с диаметром резьбовой части 14 или 18 мм (но встречаются свечи с диаметром резьбы 10 или 12 мм). Шаг резьбы обычно стандартный метрический (для M14 — 1,25 мм; для M18 — 1,5 мм);
Длина резьбы. Может отличаться в зависимости от производителя, но, как правило, имеется два вида длин резьб — короткая и длинная. Например, Bosch выпускает свечи с длиной резьбы 12,7 или 19 мм;
Размер шестигранника под ключ. Для вкручивания свечи в свечной колодец понадобится свечная головка на 14 или 18 мм (реже — на 12 и 10 мм). С обычными гаечным ключом добраться до шестигранника свечи обычно невозможно, а стандартным шестигранным головкам не хватает длины (мешает контактный вывод). Поэтому используют специальные свечные головки;
Форма посадочной части корпуса. Различают цилиндрические и конические корпуса свечей зажигания. На конических уплотнительное кольцо не применяется, т.к. уплотнение происходит за счет конуса.

Также свечи зажигания отличают по длине изолятора, но это обычно не имеет принципиального значения.

Свечи зажигания с разными установочными размерами

По характеристикам

Характеристики свечей зажигания сказываются на качестве и долговечности их работы.

Величина искрового зазора. Искровой зазор отличается для различных моторов и систем зажигания. Обычно в пределах 0,4-1,3 мм. Чтобы точно узнать, какой нужен искровой зазор конкретно для вашего автомобиля — посмотрите руководство по эксплуатации;
Количество боковых электродов. Бывают одно-, двух-, трех и четырехэлектродные свечи. Но часто их делят на две большие группы: одноэлектродные и многоэлектродные (или многоконтактные). Многоэлектродные свечи часто обладают повышенным ресурсом, так как искра возникает между разными парами электродов, равномерно распределяя износ. Однако это не всегда напрямую влияет на качество искрообразования по сравнению с современными одноэлектродными свечами из благородных металлов;
Встроенный резистор. Служит для подавления радиопомех, создаваемых искровым разрядом. Также защищает электроды от эрозии. Сопротивление обычно составляет 1-6 кОм;
Калильное число. Определяет тепловую характеристику свечей (подробнее об этом остановимся ниже). Различают холодные, стандартные и горячие свечи зажигания.

Свечи зажигания с разными типами электродов

По материалу центрального электрода

От выбора материала центрального электрода зависит ресурс свечи зажигания. Все дело в том, что заряженные частицы (электроны и ионы) при движении в электрическом поле между электродами «выбивают» из последних атомы вещества, в результате они изнашиваются. Но этот процесс может проходить с разной скоростью — главное использовать правильный сплав для центрального электрода. Чаще всего встречаются иридиевые, никелевые, платиновые, а иногда и серебряные свечи зажигания.

Никель. Сплавы центрального электрода из этого материала получили наибольшее распространение в связи с их невысокой стоимостью. Температура плавления никеля 1455 °C, однако медь в составе сплава снижает температуру. Обычно никелевые свечи зажигания используются в малообъемных двигателях внутреннего сгорания с невысокой степенью сжатия, устанавливаемых в бюджетные автомобили. Срок службы никелевых свечей — до 40 тысяч километров. Обычно допускается менять никелевые свечи на более дорогие платиновые или иридиевые, однако делать это стоит, только если есть соответствующие альтернативы в каталогах запчастей.
Платина. Более надежные в сравнении с никелевыми свечи, во многом благодаря высокой температуре плавления в 1768 °C (в чистом виде). Центральный электрод обычно более тонкий (0,9-1,2 мм), чем у никелевых свечей, за счет чего снижается нагрузка на высоковольтные провода и катушку зажигания. Платиновые свечи обычно используются в двигателях с высокой степенью сжатия (от 12:1), работающих на бензине марок АИ-98 и АИ-100. Примерный ресурс платиновых свечей зажигания — 90 тысяч километров.
Иридий. Применяемость аналогична платиновым, но это еще более тугоплавкий материал — в чистом виде сопротивляется плавлению до температуры 2466 °C. Центральный электрод тоньше других — 0,5-0,7 мм. Иридиевые свечи способны пройти более 100 тысяч километров в подходящих условиях. Такие свечи обычно самые дорогие.
Серебро. Свечи зажигания из технического серебра менее распространены по сравнению с остальными видами. Их рекомендуется использовать в двигателях на газу, благодаря способности серебра работать в широком диапазоне температур. Ресурс серебряных свечей — до 50 тысяч километров.

По типу бокового электрода

Боковые электроды свечи зажигания отличаются формой и конструкцией:

Стандартный электрод с классической П-образной формой;
Электрод с V-образной канавкой для улучшения поджига смеси;
Конический электрод, который облегчает искрообразование;
Электрод с платиновой напайкой, увеличивающей ресурс не только центрального, но и бокового электродов.

Производители постоянно разрабатывают новые композитные материалы и сплавы для электродов (например, иттрий, хром, никель-марганец), стремясь повысить ресурс и снизить стоимость. При покупке важно остерегаться подделок под известные бренды, которые могут иметь низкокачественные электроды.

Тонкий центральный электрод — признак иридиевой свечи зажигания

Что такое калильное число

Для нормальной работы свечи зажигания ее изолятор должен работать в определенном диапазоне температур (для разных видов моторов и нагрузок он отличается). Калильное число определяет тепловую характеристику свечей, по которой их подразделяют на «горячие», «стандартные» и «холодные».

«Горячие». Применяются в двигателях с низкой степенью сжатия, работающих на низкооктановом топливе. В таких агрегатах может быть низкая температура в камере сгорания. Чтобы свечи не закоксовывались — их делают «горячими».
«Стандартные». Наиболее распространенный вид свечей зажигания. Спроектированы для работы в двигателях с нормальными температурами в камерах сгорания.
«Холодные». В этом случае свечи проектируются с наиболее эффективным отводом тепла на двигатель. Используются в ДВС с высокой степенью сжатия, высокой компрессией и работающих на высокооктановом топливе. Любые другие свечи в таких двигателях могут провоцировать эффект калильного зажигания из-за перегрева.

При разогреве изолятора свечи зажигания до высоких температур выше 850 — 900 °С, в цилиндре может появиться калильное зажигание — когда воспламенение смеси происходит не от электрического разряда, а от раскаленного изолятора и других элементов свечи. Калильное зажигание может привести к выходу двигателя из строя из-за несвоевременного поджига смеси.

Слишком низкая температура изолятора — менее 400 — 500 °С — препятствует образованию достаточного теплового конуса свечи, что приводит к образованию нагара на свечах — они теряют способность самоочищаться. Со временем налет нарушает работу или полностью выводит из строя свечу зажигания.

Нормальная температура изолятора — в диапазоне 500 — 850 °С — позволяет свечам самоочищаться, и не создает эффект калильного зажигания. В этом случае свечи имеют цвет «кофе с молоком», что говорит о корректной работе двигателя.

Единого стандарта обозначения калильных чисел не существует (высокие числа не обязательно говорят, что это «горячая» свеча — может быть наоборот), необходимо смотреть спецификации производителей свечей.

Как часто менять свечи зажигания

Срок службы свечей зажигания зависит от материала электродов, типа двигателя и условий эксплуатации. В среднем, стандартные никелевые свечи и свечи для ГБО ходят 20 000 — 40 000 км, платиновые — 60 000 — 80 000 км, иридиевые — 80 000 — 120 000 км.

Ресурс свечей может сократиться из-за постоянной езды в городе на короткие дистанции, использования некачественного топлива или газа, постоянных высоких нагрузок на двигатель, различных неисправностей двигателя (например, переобогащенной смеси, попадания масла в камеру сгорания).

Новая и старая свечи зажигания

Признаки неисправности свечей зажигания

Просто так извлекать из свечных колодцев свечи зажигания, чтобы проверить их состояние, нежелательно. Уплотнительные кольца под посадку, использующиеся на большинстве свечей зажигания, предусмотрены на единичную установку. При повторном монтаже уплотнитель может не выполнить своей задачи по герметизации камеры сгорания.

Вот основные признаки неисправности свечей зажигания:

Пропуски зажигания («троение» двигателя). Это самый характерный симптом. Двигатель начинает работать неравномерно, с вибрациями, «подтраивает» — это означает, что в одном или нескольких цилиндрах смесь не воспламеняется или сгорает неполноценно;
Затрудненный пуск двигателя. Исправные свечи дают мощную искру для уверенного пуска. Изношенные или загрязненные свечи не могут этого обеспечить, особенно в холодную погоду. Стартер крутит, но двигатель не схватывает или запускается после нескольких попыток;
Повышенный расход топлива. Неэффективное сгорание топливовоздушной смеси приводит к тому, что для поддержания мощности двигателю требуется больше топлива. Падение КПД особенно заметно при увеличении нагрузки;
Потеря мощности и динамики (двигатель «не тянет»). Автомобиль хуже разгоняется, с трудом набирает скорость, особенно при подъеме в гору или с полной загрузкой. Это прямое следствие неполного сгорания топлива и работы мотора не на все цилиндры;
Нестабильная работа на холостых оборотах. Обороты холостого хода начинают «плавать», двигатель может вибрировать и почти глохнуть, а затем снова возвращаться к норме;
Повышенная дымность выхлопа. При неисправных свечах в выхлопной системе может наблюдаться черный дым — это признак переобогащенной и несгоревшей топливовоздушной смеси;
Детонация. Несвоевременное воспламенение смеси может привести к появлению металлического звонкого стука при разгоне. Детонация опасна для двигателя и может привести к серьезным поломкам.

Если двигатель начал работать с перебоями — есть смысл проверить свечи. Чтобы корректно провести диагностику, желательно перед демонтажем свечей проехать за одну поездку 100-200 километров, чтобы свечи самоочистились от случайных или временных загрязнений (например, из-за частых коротких поездок). После этого по цвету нагара на свечах можно будет понять о возможных проблемах.

О чем говорит цвет нагара на свечах зажигания

Образование нагара на свечах зажигания неизбежно — они работают в агрессивной среде. В нормальных условиях свечи способны самоочищаться. Если в работе цилиндра есть сбои — цвет нагара на свечах будет отличаться от нормального.

В идеальных условиях резьба свечи имеет бежевый оттенок — «кофе с молоком». Но в случае нарушения температурного режима в камере сгорания и наличии других неисправностей цвет нагара меняется, также могут появляться отложения. В запущенных возможно частичное разрушение свечи.

Вот возможные варианты нагара, отложений и повреждений свечей зажигания и наиболее вероятные неисправности, которые к этому приводят:

Нормальное состояние

Свеча зажигания, работающая в правильном температурном режиме, имеет отложения светло-коричневого или серого цвета.

Свеча зажигания с углеродными отложениями

Углеродные отложения

Проблемы с клапанами, высоковольтными проводами, катушками зажигания, топливными форсунками, плохая компрессия.

Состояние свечи зажигания от воздействия детонации

Детонация

Неисправный клапан EGR, некачественное топливо и недостаточное октановое число бензина могут привести к детонации и разрушению свечи зажигания.

Засорение искрового зазора свечи зажигания продуктами горения

Мостовое замыкание

Продукты горения могут образовывать наросты между электродами, вызывая мостовое замыкание.

Остекление изолятора

Блестящие отложения возникают при резком повышении температуры и образуют токопроводящее покрытие, вызывающие пропуски зажигания. Часто происходит при резком увеличении нагрузки после длительной работы на низких оборотах.

Зольные отложения

Скопление зольных отложений — это явный признак попадания моторного масла в камеру сгорания через изношенные маслосъемные кольца или колпачки.

Состояние свечи при опережении зажигания

Ранее зажигание

Перегрев свечей из-за проблем в системе охлаждения ДВС, перекрестное зажигание между проводами, или неправильная работа блока управления могут быть причиной раннего зажигания.

Загрязнение маслом

Избыток масла в камере сгорания из-за залегания поршневых колец, износа направляющих клапанов, наличия задиров в цилиндре, неисправности системы вентиляции картера.

Перегрев

Появление пузырей на изоляторе может быть вызвано низкой эффективностью системы охлаждения двигателя или подсосом воздуха через впускной коллектор.

Физический износ

Потеря мощности двигателя, увеличение расхода топлива и пропуски в зажигании могут говорить о физическом износе свечей зажигания.

Частичное загрязнение

Может возникать из-за износа уплотнителей клапанов. Обратите внимание, что центральный электрод загрязнен только с одной стороны.

Механическое повреждение

Механическое повреждение бокового электрода может быть вызвано попаданием постороннего предмета в камеру сгорания.

Во многих перечисленных выше ситуациях замена свечей на новые ничего не даст — сначала нужно устранить сопутствующие неисправности.

В особо запущенных случаях, когда свеча уже разрушилась, может понадобиться замена мотора, как например, у Infiniti QX56, у которой «затроил» двигатель, а после снятия свечей одна из них выглядела следующим образом:

Разрушенная свеча зажигания

Поршень цилиндра, где была эта свеча, оторвался от шатуна и повредил головку блока цилиндров. Ремонт двигателя был экономически нецелесообразен. Причину поломки точно выяснить не удалось (наиболее вероятная — оторвался электрод свечи зажигания и заблокировал полное закрытие выпускного клапана, из-за чего последний получил удар поршнем, отломался и уничтожил двигатель).

Как правильно выбрать свечи зажигания

Выбор свечей — ответственная задача. Неправильно подобранные свечи могут привести к неправильной работе или поломе двигателя. Старайтесь покупать оригинальные свечи с каталожным номером, указанным в руководстве по эксплуатации вашего автомобиля или онлайн-каталогах.

Если по каким-то причинам не получается придерживаться рекомендаций производителя автомобиля — можно обратиться к качественным аналогам. При выборе аналогов обращайте внимание на калильное число, размеры свечи, величину искрового зазора, материал электродов.

Чтобы определиться, какие свечи зажигания лучше выбрать — иридиевые или платиновые или никелевые — подготовили сравнительную таблицу с их характеристиками:

Параметр	Никелевые (Медные)	Платиновые	Иридиевые
Ресурс	25 000 — 35 000 км	60 000 — 80 000 км	80 000 — 120 000+ км
Стоимость	Низкая	Средняя	Высокая
Центральный электрод	Толстый (~2.5 мм)	Тонкий (0.6-1.2 мм)	Сверхтонкий (0.4-0.8 мм)
Стабильность искры	Хорошая	Отличная	Превосходная
Энергия, нужная для искры	Высокая	Средняя	Низкая
Стойкость к эрозии	Низкая	Средняя	Высокая
Преимущество	Цена	Цена / качество	Ресурс и эффективность
Для каких авто	Старые авто с простым зажиганием	Современные бензиновые двигатели	Высокофорсированные турбированные двигатели и гибриды

Среди зарекомендовавших себя на мировом рынке производителей свечей зажигания наиболее известны:

NGK
Bosch

Denso
Brisk

Покупайте свечи только у официальных дилеров или в проверенных магазинах. Подделки широко распространены и часто неотличимы внешне, но сильно хуже по качеству и характеристикам. Если не уверены в своем выборе — обратитесь к специалистам по подбору запчастей для автомобилей.

Ранее, кстати, мы рассказывали, как устроен карбюратор в автомобиле и что такое оппозитный двигатель.