Зачем нужна свеча накаливания, её устройство и как она работает

Свеча накаливания – это особый элемент дизельного двигателя, предназначенный для доведения впрыскиваемого топлива до нужной температуры при запуске двигателя. Кроме того, они используются в системе предпускового прогрева двигателя в карбюраторных двигателях и для запуска автономного прогрева салона автомобиля.

По принципу работы они полностью отличаются от свечей зажигания, так как не создают искру при работе, а доведение топлива до необходимой температуры обеспечивается благодаря нагреву реле калильных свечей.

Так как возгорание дизельного топлива осуществляется за счет обеспечения определенного давления, свечи накаливания являются частью предпускового устройства. Фактически, их работа ограничивается холодным пуском дизеля при температуре ниже 5°С. Как следствие, многие современные типы двигателей без предкамер, вовсе обходятся без данной детали.

Еще один метод избавиться от установки свечей широко используется фирмой Cummins . В свои дизели они встраивают специальные нагревательные решетки. Тем не менее, применение этих деталей навряд ли будет ограничено в ближайшее время, как так в будущем планируется все больше водить моторы с низким уровнем сжатия, а их холодный запуск без специальных средств практически невозможен.

Где устанавливаются эти свечи

Места установки свечей накаливания напрямую зависят от конструкции конкретного двигателя.

При раздельной камере сгорания они располагаются в вихревой камере или форкамере. Если же в дизеле используется нераздельная камера сгорания, то они устанавливаются в ней.

Места установки свечей накаливания

Конструкция свечи накаливания

Конструктивно свеча накаливания является электронагревателем со спиральным реле, погруженным в защитную оболочку. Исходя из материалов, они разделяются на два вида: металлические и керамические.

Устройство свечи накаливания

Кроме того, существуют, так называемые, турбо-свечи. Они имеют другую форму корпуса с коническим наконечником. За счет этого удается сократить утечки. Такие свечи, в основном, используются в гоночных автомобилях.

По конструкции различают свечи накаливания с моноспиралью и двойной спиралью. Первые имеют более простые в изготовлении и устанавливаются на большинстве современных автомобилей. За счет использования лишь одной спирали их легче настроить для саморегулировки и необходимой температуры. Эта конструкция более надежна и устойчива с течением времени.

С другой стороны, свечи накаливания с двойной спиралью позволяют лучше отрегулировать оптимальный баланс температур. Правда для их создания нужно тщательно подойти процессу выбора материалов, так как при неподходящем материале они могут работать нестабильно и разрушаться. Двойная спираль сейчас только вводится в массовое использование в дизелях, но за ней будущее.

Принцип работы

Блок свечей накаливания включается в работу автоматически вместе с поворотом ключа зажигания перед запуском стартера. При этом на панели приборов в салоне загораются специальные индикаторы, сигнализирующие о его работе.

Далее происходит интенсивный нагрев реле свечей накаливания. Их рабочая температура устанавливается за 2-5 секунд. Попутно, свечи немного нагревают воздух, поступающий в камеру сгорания.

Принцип работы свечи накаливания

После установления рабочей температуры, индикаторы в салоне гаснут, но напряжение еще некоторое время подается.

Основная функция свечей накаливания – разогревать дизельное впрыскиваемое топливо во время старта двигателя. При их неисправном состоянии, воспламенение топлива затруднительно и возможно лишь после продолжительного вращения стартера. Фактически, они позволяют запускать дизель в морозную погоду с таким же успехом, как и в жаркую.

В современных двигателях свечи накаливания выполняют еще одну важную функцию. На них продолжается подача электричества в течение нескольких минут после успешного запуска для стабилизации работы и обеспечения полного сгорания топлива в камерах.

Таким образом, ограничивается количество вредных выбросов в атмосферу от не полностью прогоревшего дизеля. Кроме того, за счет обеспечения полного сгорания топлива снижается уровень шума при запуске мотора.

Есть ли у Вас кондиционер в автомобиле?

• Да есть, рабочий (44%, 1 486 по голосам)

Всего проголосовавших: 3 397

Материалы: http://avto-i-avto.ru/ustrojstvo-avto/gde-primenyaetsya-svecha-nakalivaniya-eyo-konstrukciya-i-princip-raboty.html

• Двигатель

Свеча зажигания — устройство для воспламенения топливно-воздушной смеси в тепловых двигателях. Свечи бывают искровые, дуговые, накаливания, каталитические. В бензиновых двигателях внутреннего сгорания используются искровые свечи. В дизельных двигателях, предпусковых подогревателях, автономном отопителе салона (кабины) и калильных карбюраторных двигателях применяются свечи накаливания.

В данной статье рассматриваются свечи накаливания. Искровые свечи зажигания рассматриваются отдельно.

Свечи накаливания работают по принципу обычного электронагревательного элемента. При нормальной работе дизеля горючее в цилиндрах поджигается путём самовоспламенения в момент впрыска его форсунками в предварительно сжатый поршнем воздух, нагретый до 700—900°С, поэтому обычные искровые свечи зажигания в дизельном двигателе не нужны. Свечи накаливания в таких двигателях являются частью предпускового устройства и нужны только для улучшения условий образования рабочей смеси после долгого простоя («на холодную»), особенно при низких температурах воздуха (ниже +5 градусов, когда дизельное топливо испаряется неохотно и не образует необходимой для работы двигателя смеси с воздухом).

Главная задача свечи накаливания – максимально быстро достичь рабочей температуры, чтобы нагреть воздух в камере сгорания. Свечи накаляются до 850–1300 градусов в течение 2–30 секунд и в среднем потребляют ток 8–16 ампер каждая. Длительностью подачи тока на свечу и величиной напряжения управляет реле или специальный электронный блок. «Погасив» на торпедо лампочку, которая запрещает водителю включать стартер, реле еще некоторое время – до 3 минут продолжает подогревать свечи на работающем моторе. Часто для этого напряжение снижается ступенчато (например, +12В или + 24В при первичном прогреве, и +7В далее для поддержания температуры свечей). Однако некоторые современные свечи отключаются от сети сразу после выключения стартера, поскольку они остаются горячими в течение времени, необходимого для прогрева мотора. В самых совершенных конструкциях электроника отслеживает температуру двигателя, и если признает его достаточно теплым, не включает свечи вообще.

В ходе установившейся работы двигателя свечи начинают играть уже другую, вспомогательную роль — становятся элементом системы распыления топлива, улучшающим приготовление рабочей смести (поток топлива постоянно «разбивается» о кончик свечи, что способствует созданию завихрений в камере сгорания). Также, представляя собою твёрдое тело с хорошей теплопроводностью, свечи накала продолжают подогревать впрыскиваемое топливо, будучи нагреваемыми уже процессами сгорания внутри двигателя.

Некоторые дизели с непосредственным впрыском топлива в камеру сгорания (без предкамер) вообще не имеют свечей накаливания, в основном это сравнительно крупные и тихоходные тракторные двигатели или двигатели, приводящие в движение промышленное оборудование. Некоторые дизели вместо свечей накаливания используют предпусковой подогреватель в виде встроенной во впускной коллектор нагревательной решётки (grid heater), как, например, 5.9-литровый дизель Cummins автомобиля Dodge Ram.

У некоторых тракторов свеча накаливания только одна, расположена во впускном коллекторе и работает в паре с дополнительной форсункой. При запуске эта форсунка непрерывно в небольшом количестве впрыскивает дизельное топливо, тем самым обеспечивает подачу в камеры сгорания горячего воздуха с продуктами сгорания дизтоплива. Данное устройство называется электрофакельный подогреватель.

В модельных ДВС используются калильные и одновременно каталитические свечи. Топливная смесь таких двигателей содержит легко воспламеняемые компоненты. В момент запуска эти компоненты воспламеняются от раскалённой проволочки свечи. В дальнейшем накал нити поддерживается каталитическим окислением паров спирта, входящего в смесь. В настоящей статье такие двигатели подробно не рассматриваются.

Свеча накаливания — это укрепленный в корпусе и закрытый кожухом нагревательный элемент. В простейшем случае он представляет собой спираль из тугоплавкого металла. У более сложных свечей две спирали из разных материалов. Изменяя свое сопротивление в зависимости от степени нагрева, они обеспечивают автоматическое поддержание температуры и избегают перегрева без помощи внешнего реле.

Схематика системы свечей накала непосредственно зависит от производителя двигателя — могут подаваться различные напряжения, сами свечи могут быть выполнены из различных материалов, схема управления может учитывать и температуру воздуха, топлива, изменение сопротивления свечей в зависимости от их нагрева, температуру антифриза (по достижению которой заданной отметки отключать подогрев свечей) и т.д.

Встречаются следующие виды свечей накаливания:

• Свечи накаливания с моноспиралью, которая обеспечивает как само накаливание, так и саморегулировку, необходимую для быстрого достижения рабочей температуры, ограничения максимальной температуры и обеспечения требуемого срока эксплуатации.
• Свечи накаливания с двойной спиралью — более совершенная версия, вытесняют свечи с моноспиралью.
• Свечи накаливания со спиралью накаливания (нагреватели) — рабочая часть этих свечей выполнена в виде спирали из материала с высоким сопротивлением. Расположены и работают так же, как и свечи накаливания с сердечником. В настоящее время в основном применяются для облегчения запуска в различного рода отопительных агрегатах или же для подогрева воздуха во всасывающем трубопроводе двигателя.
• Свечи накаливания с саморегулируемыми сердечниками накаливания — имеют продленный срок службы и не подвержены тепловым и токовым перегрузкам после запуска двигателя, когда напряжение в сети автомобиля достигает почти 16 В.

О нормальной работе свечей накаливания должен «сигнализировать» индикатор на панели приборов, загораемый на момент подогрева воздуха и гаснущий при достижении необходимой температуры. Но как показывает опыт, особо доверять этому индикатору не стоит, так как может загореться даже при сгоревшем предохранителе и не срабатывании реле блока управления свечами.

Проверить свечу прямо на двигателе можно при помощи обычного тестера:

• установите тестер в режим измерения сопротивления;
• один вывод тестера подсоедините к массе автомобиля, а второй — к выводу свечи;
• бесконечное сопротивление означает неисправность свечи и ее необходимо заменить.

Проверка снятой свечи:

• подсоедините клемму свечи к «плюсу» аккумулятора, а корпус свечи — к «массе»;
• если свеча исправна, то произойдет нагрев калильной трубки, которая в течение 10 секунд раскалится и начнет светиться;
• если же нагрева и свечения нет — свеча неисправна.

Свеча выходит из строя по двум причинам: исчерпан ресурс спирали (ориентировочно после 50–75 тыс. км пробега) или неисправна топливная аппаратура. Если на старом автомобиле отказывает одна свеча, менять нужно и остальные – они все равно скоро выйдут из строя.

Укорачивает жизнь свече неисправная топливная аппаратура, например, загрязненная или изношенная форсунка, направляющая мощную струю топлива непосредственно на рабочий элемент нагревателя. От этого в оболочке нагревателя образовывается отверстие, а спираль разрушается. Наконец, свечу легко сломать при неквалифицированной установке. Длинные свечи многих современных моторов ломаются при демонтаже, поскольку они прикипают к головке блока.

Неисправное реле управления может стать причиной перегрева свечей – их оболочка деформируется, оплавляется, спираль перегорает. Само реле тоже может «перегореть», а идущие от него провода – оборваться или перетереться из-за неправильной прокладки после ремонта.

Калильные свечи также применяются в двухтактных и четырёхтактных калильных карбюраторных двигателях, где они необходимы для начального и последующего воспламенения топливо-воздушной смеси. Вначале на спираль подается электрический ток для разогрева спирали воспламенителя, затем раскалённая спираль сама поддерживает температуру. Такие свечи находятся в раскаленном состоянии все время работы двигателя. Подразделяются на холодные, средние, горячие и очень горячие. Это необходимо для оптимального подбора температуры воспламенения горючей смеси, относительно климатического воздействия температуры окружающего воздуха.

Свечи накаливания применяются также в автономных (работающих на дизельном топливе или бензине) предпусковых подогревателях двигателя и в автономных отопителях салона (кабины) автотранспорта. Назначение то же — воспламенить подаваемое форсункой топливо в камере сгорания.

На автомобилях «Запорожец» в расположенном спереди багажнике стоял автономный бензиновый отопитель салона, на ЛУАЗ-969 (двигатель спереди) этот же отопитель зимой подогревал холодный двигатель перед запуском. Бензин в камере сгорания отопителя воспламенялся при помощи свечи накаливания, после ро́зжига горение поддерживалось самостоятельно.

Материалы: http://carguts.ru/articles/glow-plug/

• Свечи накаливания в автомобиле - что это такое?
• 1. Назначение свечей накаливания.
• 2. Разновидности свечей накаливания и их устройство.
• 3. Принцип действия свечей накаливания.

Калильные свечи (свечи накаливания) - это детали дизельного двигателя, которые расположены в предпусковом подогревателе двигателя, калильном карбюраторном двигателе и в автономном отопителе салона. Служат для облегченного запуска холодного двигателя. Отличаются от свечей зажигания тем, что не дают искру. Они являют собою простой электронагревательный элемент. При включенном двигателе спирали свечей накаливания калильных двигателей все время нагреты и имеют высокую температуру. В конце каждого такта сжатия эти свечи воспламеняют воздушно-топливную смесь.

1. Назначение свечей накаливания.

При хорошей работе дизельного двигателя горючее, которое находится в цилиндрах, самовоспламеняется в определенный момент впрыска его форсунками в воздух, который предварительно был сжат поршнем и нагрет до температуры 900 градусов. Таким образом, обычных свечей зажигания - искровых - в конструкции дизельного двигателя нет. В бензиновом двигателе они присутствуют. По своей сути свечи накаливания - это часть предпускового устройства двигателя. Нужны они для того, чтобы облегчить пуск дизеля, который был в долгом простое (холодный двигатель). Происходит это за счет улучшений условий образования рабочей смеси. Особо это заметно при температуре ниже +5 градусов. Дизельное топливо в таких случаях испаряется неохотно, не образуя той нужной смеси с воздухом для работы двигателя.

Иногда можно встретить ситуацию, когда дизельный двигатель с непосредственным впрыском в камеру сгорания не имеет вообще свечей накаливания. В большей степени это крупные и тихоходные двигатели. Также, это двигатели, которые приводят в движение промышленное оборудование. Иногда дизели используют предпусковой подогреватель вместо свечей накаливания. Он существует в виде нагревательной решетки, которая встроена во впускной коллектор. У некоторых транспортных средств присутствует только одна свеча накаливания (у тракторов, в основном), расположена она во впускном коллекторе и работает в паре с дополнительной форсункой. Из этого и выплывает, что перед самим запуском подается горячий воздух вместе с продуктами сгорания дизтоплива в камеры сгорания. Это устройство носит название электрофакельного подогревателя.

2. Разновидности свечей накаливания и их устройство.

Внешне калильные свечи очень похожи на свечи зажигания, но все же, искру они не вырабатывают. Свеча в своем арсенале имеет нагревательный элемент - спираль, которая сделана из керамики или металла. Максимальная температура нагревания свеч накаливания может достигать 1350 градусов по Цельсию. Нагревательный металлический наконечник свечи сложен из двух спиралей: регулировочной и нагревательной. Регулировочная спираль защищает свечу от перегрева. Это происходит из-за того, что увеличивается электрическое сопротивление регулировочной спирали при увеличении температуры. Нагревательная спираль служит нагревателем наконечника.

Между спиралями и нагревательной трубкой есть пространство, которое заполняются изолирующим наполнителем. Этот наполнитель выполняет две важных функции - эффективную передачу тепла и защиту спирали от воздействий механики. С металлической спиралью свечи накаливания могут нагреваться до температуры в 1000 градусов.

Свеча, которая имеет керамический нагревательный элемент очень похожа за принципом действия. Ее отличие в конструкции заключается в том, что спираль находится в керамической оболочке. Именно благодаря этому, свеча нагревается намного быстрее. Нагревании свечи происходит всего за несколько секунд.

3. Принцип действия свечей накаливания.

Свечи накаливания представляют из себя погружной электронагреватель, но такой, что имеет спиральный резистор. В камеру сгорания дизеля выступает стержень свечи накаливания, а его кончик располагается на границе создаваемой форсункой завихрени рабочей смеси.

После поворота ключа в положение, после которого следует включение стартера, свечи накаливания могут подключатся автоматически. На щитке приборов загорается лампа-индикатор, которая показывает вышеуказанный процесс. Свечи накаливания нагреваются до высокой температуры, нагревая и камеры сгорания, и поступающий туда воздух. Тем не менее, до 5 секунд накала свечи, если она была в холодном состоянии, хватит лишь для ее саморазогрева. Свеча будет не в состоянии нагреть холодный металл блока цилиндров и воздух. Проблемы с нагревом воздуха возникают из-за того, что при кручении стартером двигателя воздух постоянно меняется на не подогретый,поступающий извне.

Главной задачей нагрева свечей является подогрев топлива, которое впрыскивается, до температуры, при какой оно сможет испарятся и нормально смешаться с тем воздухом, который поступает внутрь и сможет воспламениться от компрессии.

Через 3-5 секунд температура свечи повышается до достаточного уровня и индикатор на панели гаснет. После этого, следует запускать двигатель. Чем температура воздуха выше, тем быстрее гаснет индикатор, хотя на самой свече напряжение продолжает подаваться. Перед запуском двигателя или после него свечи накаливания отключаются.

В момент запуска двигателя топливо, которое впрыскивается через форсунки очень нагревается и испаряется, отлично смешиваясь воздухом. Вследствие, топливо-воздушная смесь, за счет компрессии, самовоспламеняется. При неисправности свеч, ток на них не поступает и компрессии оказывается недостаточно для воспламенения смеси. Двигатель может завестись после долгого стартерного кручения, или не завестись вообще. Чем температура окружающая ниже, тем труднее происходит запуск двигателя.

Дизельный мотор, который исправный, заводится одинаково быстро, как при минусовой температуре, так и при плюсовой. В большинстве новых двигателей их работа может продолжаться до нескольких минут. Это объясняется тем, что время это предназначено для снижения выброса вредных веществ в атмосферу в период работы охлажденного двигателя. Также, это объясняется тем, что стабилизируется процесс горения в не нагретом двигателе. Для этого не снимается напряжение совсем, оно постепенно снижается. После этого полностью прекращается подача ток на свечи.

После проделанной работы двигателя, свечи играют уже вспомогательную роль. Они становятся элементом системы распылителя топлива, улучшая приготовление рабочей смеси. Свечи накала, которые представляют собою твердое тело, являются хорошими теплопроводными телами, подогревают впрыскиваемое топливо, нагреваясь при этом процессами сгорания, которые происходят внутри двигателя.

Из всего вышесказанного следует, что запуск дизельного двигателя в холодные погодные условия, его дальнейшая работа, полностью зависят от работы свечей накала.

Сама схема реализации, конструкция системы калильных свечей зависят непосредственно от самого производителя двигателя. В разных случаях, у разных производителей могут подаваться разные напряжения, свечи могут быть выполнены из другого материала, схема же управления по-разному может учитывать и изменение сопротивления свечей (непосредственно зависит от их нагреваемости), и температуру топлива, воздуха, антифриза и так далее.

Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.

• © 2017 Auto.Today
• Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
• Конфиденциальность
• Реклама на сайте
• Редакция

Редакция портала может не разделять мнение автора и не несет ответственности за авторские материалы, за достоверность и содержание рекламы

Материалы: http://auto.today/bok/2295-svechi-nakalivaniya.html