Свечи накаливания в дизельном двигателе¶
Свечи накаливания — это нагревательные элементы, устанавливаемые в камеры сгорания дизельных двигателей для облегчения холодного пуска. В отличие от бензиновых двигателей, где свечи зажигания создают искру для воспламенения топливовоздушной смеси, свечи накаливания в дизеле выполняют иную функцию: они предварительно нагревают воздух в цилиндре, обеспечивая температуру, достаточную для самовоспламенения дизельного топлива.
¶Принцип работы дизельного двигателя
Дизельный двигатель работает по принципу самовоспламенения топлива. В отличие от бензинового мотора, где смесь поджигается искрой свечи зажигания, в дизеле топливо воспламеняется от контакта с сжатым и нагретым воздухом. При такте сжатия воздух в цилиндре сжимается в 14–22 раза (в зависимости от конструкции), в результате чего его температура поднимается до 700–900 °C. Дизтопливо, впрыснутое в этот момент в камеру сгорания, самовоспламеняется.
При прогретом двигателе эта система работает без свечей накаливания. Однако при холодном пуске стенки цилиндров, поршни и головка блока охлаждают сжимаемый воздух настолько интенсивно, что его итоговая температура может оказаться ниже точки самовоспламенения топлива. Именно для компенсации этих теплопотерь и предназначены свечи накаливания.
¶Устройство и типы свечей накаливания
Свеча накаливания представляет собой стержень из жаропрочного сплава, внутри которого расположен нагревательный элемент (спираль из нихрома или керамический нагреватель). Рабочий конец свечи выступает непосредственно в камеру сгорания.
По конструкции различают два основных типа:
- Компрессионные (декомпрессионные) свечи — простейший вариант, не имеющий электрического подключения. Корпус свечи выполнен из сплава с высоким коэффициентом теплового расширения. При пуске холодного двигателя воздух, сжимаемый в цилиндре, нагревает стержень свечи, и она отдаёт тепло обратно в камеру. Такие свечи применялись на ранних дизелях и в настоящее время практически не используются.
- Электрические свечи накаливания — современный стандарт. Нагревательный элемент разогревается электрическим током до 1000–1200 °C за 2–10 секунд (в зависимости от поколения) и поддерживает заданную температуру в течение всего времени, пока блок управления двигателем сочтёт это необходимым.
По типу нагревательного элемента электрические свечи делятся на:
| Тип | Время разогрева | Особенности |
|---|---|---|
| Спиральные (металлические) | 15–30 с (старые), 4–8 с (современные) | Двухспиральная конструкция: внутренняя спираль греется, наружная измеряет сопротивление |
| Керамические | 2–4 с | Быстрый разогрев, высокая рабочая температура, больший ресурс |
¶Система управления подогревом
Современные дизельные двигатели оснащаются электронным блоком управления, который контролирует свечи накаливания. Система работает в нескольких режимах:
- Предпусковой подогрев — перед пуском свечи разогреваются в течение нескольких секунд. На приборной панели загорается контрольная лампа (спираль), и после её погасания двигатель можно запускать.
- Подогрев после пуска — свечи продолжают работать ещё 1–5 минут после старта, пока двигатель не наберёт рабочую температуру. Это снижает токсичность выхлопа и устраняет «дизельный стук» на холодную.
- Подогрев при низких оборотах и нагрузке — при движении с малой скоростью на холодном двигателе свечи могут включаться повторно для стабилизации процесса сгорания.
Контроль за состоянием свечей осуществляется через измерение их сопротивления. Блок управления подаёт напряжение на каждую свечу последовательно и оценивает ток потребления. Неисправная свеча фиксируется в памяти контроллера в виде кода ошибки и вызывает загорание индикатора Check Engine.
¶Свечи зажигания в дизельных двигателях
Отдельного внимания заслуживает вопрос о наличии в дизеле свечей зажигания в привычном понимании. В стандартном дизельном двигателе свечей зажигания нет — воспламенение происходит без искры. Однако существуют конструкции, в которых дизельный двигатель работает по принципу, близкому к бензиновому:
- Дизели с предкамерой или вихревой камерой (например, конструкция Маннешольма) — топливо впрыскивается в предкамеру, где смесь завихряется и воспламеняется. Свечи накаливания в таких двигателях играют особенно важную роль.
- Системы предварительного впрыска — малая порция топлива впрыскивается перед основным впрыском, что смягчает нарастание давления в цилиндре. Свечи накаливания поддерживают стабильность этого процесса на холодную.
- Силовые установки на основе дизелей, работающих на газе — некоторые газодизельные двигатели используют свечи зажигания для воспламенения газовоздушной смеси.
¶Ресурс и замена
Срок службы свечей накаливания составляет от 60 000 до 150 000 км пробега в зависимости от типа и условий эксплуатации. Керамические свечи, как правило, служат дольше спиральных. Основные признаки неисправности:
- затруднённый холодный пуск при отрицательной температуре;
- густой белый или серый дым из выхлопной трубы в первые секунды работы;
- нестабильная работа двигателя на холостых оборотах сразу после пуска;
- загорание лампы предпускового подогрева, не гаснущая дольше обычного.
Замена свечей производится на холодном двигателе, так как разогретые свечи могут «прикипеть» в резьбовом соединении головки блока. Резьбовое соединение имеет момент затяжки, указанный производителем двигателя (обычно 15–30 Н·м), превышение которого приводит к повреждению резьбы в головке блока.
Источники:
- Руководства по ремонту дизельных двигателей Bosch
- Техническая документация NGK / Beru / Hella по свечам накаливания
- Учебная литература по конструкции автомобильных двигателей (В.В. АSPATH и др.)