Диагностические решения: современная диагностика свечей зажигания и «искусство и наука» чтения свечей зажигания
С появлением электронных систем управления двигателем «чтение» свечей зажигания стало чем-то вроде утраченного искусства. Во времена механических карбюраторов и распределителей цвет и текстура изолятора свечи зажигания могли дать важную информацию о соотношении воздух/топливо, времени зажигания и состоянии цилиндра.
Когда-то желательным цветом изолятора был светло-коричневый или серый, в зависимости от марки используемого бензина. Переобогащенное топливо приведет к образованию копоти, почерневшей свечи зажигания, а чрезмерно обедненное топливо приведет к побелению изолятора. Чрезмерно опережающее время искрообразования обычно приводит к эффекту стеклянных шариков или текстуре соли и перца на фарфоре изолятора. Масло, расходуемое в небольших количествах через изношенные направляющие клапанов или поршневые кольца, оставляет накипь или отложения на одной стороне изолятора, в то время как чрезмерное потребление масла в конечном итоге приводит к загрязнению свечи зажигания тяжелым слоем масла и черного нагара.
Благодаря более точному контролю подачи топлива и искры свечи зажигания в современных двигателях обычно выглядят как новые даже после многих миль пробега. Но при диагностике неисправностей свечей зажигания помните, что современные инжекторные двигатели работают на порогах детонации и преждевременного зажигания. Несмотря на встроенные средства защиты, в том числе мониторы обнаружения пропусков зажигания и датчики детонации цилиндров, двигатели могут быть серьезно повреждены установкой свечей зажигания с чрезмерно высоким тепловым диапазоном.
Ситуация усложняется тем, что при работе обычного двигателя на топливе с высоким содержанием кислорода, таком как бензин E85, образуется чрезвычайно обедненная топливно-воздушная смесь, что может привести к повреждению свечи зажигания и, в конечном итоге, к повреждению самого двигателя. В следующих примерах я расскажу немного больше об искусстве и науке чтения свечей зажигания.
Хотя это совершенно нормальное состояние, эта свеча зажигания (см.
Фото 1) немного темнее, чем обычно, что указывает на то, что двигатель мог не прогреться до полной рабочей температуры и нагрузки перед тем, как ее сняли.
В любом случае центральный электрод слегка закруглен в результате нормальной эрозии, в то время как боковой электрод сохраняет относительно острые края. Нагар на стальном корпусе свечи зажигания толще, чем обычно, что может указывать на несколько больший расход масла, чем обычно. Если диапазон нагрева свечи зажигания слишком высок для применения, центральный и заземляющий электроды обычно преждевременно закругляются, а изолятор обычно имеет побелевший вид с пузырями.
В отличие от фотографии выше, воздушный зазор на свече зажигания на фотографии 2 изношен намного больше нормы, а оба электрода скруглены в результате эрозии. По этим причинам эта свеча зажигания требует необычно высокого вторичного напряжения для ионизации воздушного зазора при полной нагрузке. Вторичные отказы зажигания, такие как перфорированные наконечники проводов свечей зажигания, перфорированные роторы распределителя, следы нагара в крышках распределителя и неисправные катушки зажигания, часто вызываются чрезмерно высокими вторичными напряжениями зажигания.
Несмотря на то, что я выделил налет на изоляторе свечи зажигания на Фото 3 с помощью маркировочной ручки для фотографических целей, нагар или нагар являются очень частым явлением при высоковольтном зажигании. Вспышка в основном вызвана тем, что искра зажигания идет по пути наименьшего сопротивления. Износ электрода свечи зажигания может увеличиваться до такой степени, что путь наименьшего сопротивления проходит по стороне внешнего изолятора.
Путь наименьшего сопротивления можно также создать, если случайно оставить жирный отпечаток пальца или химический остаток на изоляторе свечи зажигания. Поскольку сопутствующее перекрытие будет обнаружено в колпачке свечи зажигания, провода или колпачок необходимо заменить.
Чтобы изолятор свечи зажигания оставался чистым, выработайте привычку вставлять свечу зажигания в чистую резиновую насадку для свечи зажигания или кусок резинового топливного шланга, как только вы открываете коробку. Этот метод исключает возможность загрязнения керамического изолятора.
Под увеличительным стеклом эта свеча зажигания кажется покрытой «стеклянными шариками» (см. Фото 4), которые на самом деле представляют собой маленькие кусочки углерода, выброшенные взрывом и расплавившиеся при детонации воздушно-топливной смеси в цилиндре. Остекление — это похожее состояние, при котором изолятор равномерно покрывается блестящим стекловидным покрытием, но вызвано плавлением слоя сажи при высоких температурах горения.
Напротив, эффект стеклянных шариков обычно вызывается детонацией, возникающей, когда при полной нагрузке двигателя воздушно-топливная смесь, содержащаяся в удаленной области камеры сгорания, самовоспламеняется из-за чрезвычайно быстрого подъема в цилиндре. давления. Детонация превращает обычно прогрессирующую скорость «горения» цилиндра в катастрофический взрыв. Детонация может быть вызвана чрезмерным опережением зажигания, высокой степенью сжатия или низкооктановым бензином. Механические признаки сильной детонации включают поломку изоляторов свечей зажигания, поршневых площадок и поршневых колец.
Отсутствие «регистрационной метки» на коническом гнезде свечи зажигания на Фото 5 указывает на то, что седло не соприкасалось с головкой блока цилиндров. Поскольку коническое седло отводит тепло от свечи зажигания к головке блока цилиндров, свеча зажигания перегревается и саморазрушается.
В любом случае, перегретые свечи зажигания обычно вызывают преждевременное зажигание, потому что они ведут себя как свечи накаливания в двигателе модели самолета. Преждевременное зажигание происходит, когда воздушно-топливная смесь воспламеняется до того, как синхронизированная искра достигнет свечи зажигания. Из-за относительно длительного воздействия горячего фронта пламени центр поршня ослабевает и в большинстве случаев через центр поршня пробивается отверстие.
Один или два треснутых изолятора свечи зажигания из комплекта свечей зажигания, как правило, соответствуют негерметичности прокладок головки блока цилиндров. Многое, конечно, зависит от конструкции двигателя.
Эта свеча зажигания на Фото 6 от 3,0-литрового двигателя V6, который использовался во многих винтажных автомобилях Toyota 4Runner начала 90-х годов. Свечи зажигания, подобные приведенным выше, часто находились в правом переднем цилиндре и левом заднем цилиндре из-за того, что прокладки головки блока цилиндров чаще всего выходят из строя в этих точках.
Помните, что температура электродов приближается к рабочей температуре 1500°F при полностью открытой дроссельной заслонке. Одной капли охлаждающей жидкости с температурой 200°F, попадающей на эту свечу зажигания при более высоких оборотах двигателя, достаточно, чтобы изолятор треснул.
Как работают свечи зажигания
Свеча зажигания представляет собой электрическое устройство, которое вставляется в головку цилиндра некоторых двигателей внутреннего сгорания и воспламеняет сжатый аэрозольный бензин с помощью электрической искры. Свечи зажигания имеют изолированный центральный электрод, который соединен сильно изолированным проводом с катушкой зажигания или цепью магнето снаружи, образуя с заземленной клеммой на основании свечи искровой разрядник внутри цилиндра.
Двигатели внутреннего сгорания можно разделить на двигатели с искровым зажиганием, для начала сгорания которых требуются свечи зажигания, и двигатели с воспламенением от сжатия (дизельные двигатели), которые сжимают воздух, а затем впрыскивают дизельное топливо в нагретую смесь сжатого воздуха, где оно самовоспламеняется. В двигателях с воспламенением от сжатия могут использоваться свечи накаливания для улучшения характеристик холодного запуска.
Для воспламенения воздушно-топливной смеси. Электрическая энергия передается через свечу зажигания, перескакивая через зазор в запальном конце свечи, если напряжение, подаваемое на свечу, достаточно велико. Эта электрическая искра воспламеняет бензино-воздушную смесь в камере сгорания. Для отвода тепла от камеры сгорания. Свечи зажигания не могут нагреваться, они могут только отводить тепло. Температура конца запального конца свечи должна быть достаточно низкой, чтобы предотвратить преждевременное зажигание, но достаточно высокой, чтобы предотвратить загрязнение.
Свеча зажигания работает как теплообменник, вытягивая нежелательную тепловую энергию из камеры сгорания и передавая ее системе охлаждения двигателя. Тепловой диапазон свечи зажигания определяется ее способностью рассеивать тепло от кончика.Эксплуатация :
Штекер подключается к источнику высокого напряжения, генерируемому катушкой зажигания или магнето. Когда электроны текут из катушки, между центральным электродом и боковым электродом возникает разность потенциалов. Ток не может течь, потому что топливо и воздух в промежутке являются изолятором, но при дальнейшем повышении напряжения начинает изменяться структура газов между электродами. Как только напряжение превышает диэлектрическую прочность газов, газы становятся ионизированными. Ионизированный газ становится проводником и позволяет электронам течь через зазор. Свечам зажигания обычно требуется напряжение свыше 20 000 вольт для правильного «зажигания».
По мере того, как поток электронов проходит через промежуток, он поднимает температуру искрового канала до 60 000 К.