Свечи зажигания служат для получения электрической искры и поджигания сжатой в цилиндрах рабочей смеси. Нагарообразование на свече приводит к ухудшению искрообразования или его прекращению. Ранее такой процесс называли закапчиванием (закоксовыванием) свечи, в настоящее время его называют более общим названием – нагарообразование.
 Нагарообразование свечи происходит как в результате отложения на ней кокса несгоревшего топлива (при работе на низкосортном топливе), так и вследствие отложения на электродах свечи кокса образовавшегося при сгорании. Последнее явление особенно наблюдается при низких сортах смазки, при большом количестве смазки в картере двигателя и вообще при больших расходах смазки.
Кокс откладывается, главным образом, на электродах свечи (особенно на центральном электроде), а также на нижнем конце изолятора. Обычно кокс, откладываясь на нижнем конце изолятора, постепенно передвигается кверху, и после того, как зазор между коксом и корпусом свечи окажется достаточно малым, начинается проскакивание искры между коксом и корпусом свечи. В результате искра между электродами прекращается и свеча выходит из строя. Если же кокс откладывается между центральным и основным электродами, то свеча также перестает давать искру, так как ток идет непосредственно через кокс, минуя воздушную прослойку.
При малой поверхности изолятора возрастает возможность коротких замыканий от попадания масла и даже, если впоследствии это масло будет удалено при работе двигателя, пропуски в зажигании все равно будут иметь место (двухтактные двигатели, двигатели с высоким расходом масла).
Для борьбы с отложением кокса применяется ряд мероприятий:
1. Удлинение пути отложения кокса. Чем длиннее путь отложения кокса до его соприкосновения с корпусом свечи, тем свеча работает дольше. На рисунке показана свеча, в которой путь отложения кокса удлинен вследствие удлинения нижнего хвостовика изолятора, а, кроме того, на нижнем хвостовике изолятора выточены зубчики и уступы.
 Зубчики приносят двоякую пользу: во-первых, они удлиняют путь отложения кокса, а во-вторых, острые края зубчиков нагреваются, отложившийся на них кокс перегревается и сгорает. Благодаря сгоранию получается разрыв в коксовом слое и, следовательно, увеличивается сопротивление движению тока.
Однако в настоящее время данная конструкция свечи зажигания не применяется, по всей видимости, из-за низкой прочности изолятора и сложности поддержания оптимальной его температуры.
2. Переход на малые свечи. Свечи высокофорсированных двигателей и двигателей с наддувом работают хорошо только на больших числах оборотов, когда температура изолятора достаточно высока для быстрого сжигания кокса и случайно попавших капелек масла. Наоборот, при снижении числа оборотов свечи дают перебои. Большую помощь в борьбе с перегревом изоляторов и обгоранием электродов оказал переход на малые свечи диаметром 14 и 10 мм вместо 18 мм. Малые свечи более универсальны, потому что они не так чувствительны к высокой температуре и в то же время меньше закоксовываются и замасливаются при неполной нагрузке двигателя. С уменьшением размера резьбы удалось сократить количество типов свечей для обслуживания двигателей разнообразного назначения. В компактных головках цилиндров переход на малые свечи освобождает часть поверхности камеры сгорания, благодаря чему могут быть увеличены клапаны. С другой стороны, улучшаются условия охлаждения головки из-за уменьшения местного скопления металла в месте установки свечи.
  3. Еще одним мероприятием, предупреждающим отложение кокса на свечах, является отделение внутренней полости свечи от камеры сгорания электродом пластинчатого типа. В пластинке делается отверстие для связи камеры горения с внутренней полостью свечи. Предполагается, что пластинки не только предохраняют свечу от оседания копоти, но и благодаря тому, что воздух проходит через отверстие в полость свечи с большой скоростью, он сдувает отложившийся кокс на электродах свечи и на изоляторе.
Считается также, что такая внутренняя полость полезна еще потому, что продукты горения, образовавшиеся в ней, проходят через отверстие с большой скоростью, как из предкамеры, и улучшают горение в его первый период. Существует также конструкция, применяемая в гоночных двигателях, в которой ввертная часть свечи отделена от камеры сгорания перегородкой с отверстием диаметром 6 – 9 мм. Такое устройство предохраняет свечу от чрезмерного нагрева и заброса маслом. 
 В настоящее время разработана конструкция дополнительной вставки, в которую вкручивается стандартная свеча зажигания. Такая вставка выполняет те же функции и дополнительно содержит микрофоркамеру.
4. Одним из лучших средств против отложения копоти на свече является применение высокосортных масел, а также наблюдение за тем, чтобы масло подавалось в двигатель под надлежащим давлением и в надлежащем количестве.
5. Более эффективным средством против отложения копоти на свече является также правильный тепловой режим свечи. Чем холоднее свеча, тем легче на ней накапливается кокс. Корпус свечи, электроды и нижний хвостовик изолятора должны иметь такую температуру, при которой кокс, отложившийся на них, сгорал бы. Для этого температура должна быть не ниже 600 – 700 ºС. На рисунке изображен тепловой ряд свечей от «горячей» к «холодной».
  6. Очистка от нагара искровым разрядом. Существуют такие типы искровых разрядов: короткая воздушная искра, поверхностная, комбинированная воздушно-поверхностная. Для очистки нижнего конца электродов, вблизи центрального электрода более выгодно применение поверхностной искры, но по причине более худшей поджигающей способности такой искры по сравнению с воздушной, практически применяется комбинированный искровой разряд.
Снижение нагарообразования свечей зажигания является одной из главных задач улучшения эксплуатационных характеристик свечей зажигания. Поэтому работы в этом направлении являются актуальными, а уже известные разработки требуют дальнейшего усовершенствования.
В данной статье использованы материалы:
1. Цветков В. Т. Двигатели внутреннего сгорания М.:МАШГИЗ, 1953.-535с.
2. Бекман В. В. Конструкция и динамика гоночных автомобилей М.:МАШГИЗ, 1947. – 265с.
3. Хак Г. Турбодвигатели и компрессоры М.: ООО «Издательство Астрель»: ООО «Издательство АСТ», 2003, - 351с.
4. Жигарев Ф.М. и др. Автомобиль М.:МАШГИЗ, 1946. – 727с.
5. Ильин И.М. и др. Электрооборудование автомобилей М.:ТРАНСПОРТ, 1978. – 286с.
6. «Авто искра»-№8-2005г.
7. «Авто ревю»-№15-2004г.
Автор: Сериков Е.Н.
| 
En Головна | Мій профіль | Вихід
