Как работают свечи накаливания NGK в дизельном двигателе

В отличие от двигателя с принудительным зажиганием, дизельный двигатель является двигателем с воспламенением от сжатия. Всасываемый воздух нагревается в цилиндрах путём сжатия до температуры ок. 700-900 °C , что при впрыскивании топлива приводит к самовозгоранию.

Поэтому дизельный двигатель требует более сильной компрессии (степень сжатия 20-24:1) и соответствующей, более прочной конструкции, чем двигатель с принудительным зажиганием. Для достижения необходимых температур, также при неблагоприятных условиях эксплуатации, таких, как холодный запуск или мороз, в камеру сгорания должно подаваться дополнительное тепло.

Какая роль свечей накаливания в дизельном двигателе

Дизельные двигатели отличаются от бензиновых методом зажигания топливной смеси. В дизельных двигателях используются свечи накаливания для подогрева воздуха в камере сгорания перед запуском двигателя. Это особенно важно при низких температурах, когда воздух слишком холодный для самовозгорания топлива.

В принципе, свеча накаливания работает как погружной нагреватель. Электрическая энергия проводится через спиральное сопротивление, которое при этом сильно нагревается (до 1000 °C).

При эксплуатации этот простой принцип создавал некоторые проблемы в отношении срока службы, защиты от перегрева и потребления тока. В 60-е годы процессы запуска длились до 30 секунд. В 80-е годы время запуска сократилось до 3-5 секунд. С введением двигателей TDI, при температуре выше 0 °C, различие по сравнению с двигателем с принудительным зажиганием практически исчезло. Только, если температура падает ниже 0 °C, по-прежнему требуется разогрев.

Будущие разработки двигателя и свечи накаливания

Развитие технологий никогда не прекращается. Промышленности необходимы свечи вторичного накаливания. Свечи накаливания должны действовать не только во время запуска, но также и в течение около 3 минут во время периода прогрева, в зависимости от температуры. Таким образом, с самого начала обеспечиваются высокие показатели хода и низкая степень эмиссии. Это неизбежно повышает требования к долговечности свеч накаливания.

В будущем будут использоваться дизельные двигатели с низкой компрессией, которые вследствие увеличенного наддува достигают большой мощности, при одновременно низкой эмиссии. Правда, подобные концепции имеют слабые пусковые характеристики, обусловленные конструкцией. Высокотемпературные свечи накаливания из керамики имеют в этом смысле некоторые преимущества, поскольку они нагреваются значительно сильнее, чем металлические свечи накаливания, а также имеют  продолжительный срок службы.

Благодаря прогрессивной технологии работы свечи накаливания, различия в процессах запуска дизельного двигателя и двигателя с  принудительным зажиганием в будущем будут практически не заметны.

Разогрев

Чтобы выполнить надёжный холодный запуск, прежде всего, при низкой температуре окружающего воздуха, дизельные двигатели должны быть оснащены свечами накаливания.

Причина: На момент запуска цилиндры и двигатель сильно охлаждены. Они забирают дополнительную энергию из без того уже холодного окружающего воздуха. Посредством только сжатия воздуха не может быть достигнута температура, необходимая для самовоспламенения.

Теперь в дело вступает свеча накаливания. Она вкручена в головку цилиндра. Её калильная трубка выступает в камеру сгорания и нагревается, как только включается питание. В зависимости от типа свечи накаливания, её температура повышается до 1000 °C. При этом свеча также нагревает камеру сгорания. Этот процесс перед собственно запуском двигателя называется "разогревом".

В ходе процесса разогрева ток сначала проходит через болт клеммы и регулировочную спираль к нагревательной спирали, которая вследствие этого быстро нагревается и вызывает накаливание конца штифта. В зависимости от типа двигателя, конец штифта нагревается с различной скоростью. При этом дополнительно повышается температура регулировочной спирали, уже нагретой проходящим током. Как следствие, увеличивается электрическое сопротивление, а ток уменьшается, чтобы предотвратить повреждение штифта накаливания.

Что такое вторичное накаливание

Накаливание после запуска, при работе двигателя, сокращает образование белого/голубого дыма и устраняет детонационный стук, характерный для холодного запуска. Калильное устройство состоит из саморегулирующихся свеч накаливания из металла или керамики, электронного реле времени накаливания свечи и температурного датчика.

Саморегулирующиеся штифтовые свечи накаливания имеют защиту от перегрева, действие которой выражается в ограничении подачи тока от батарей к свече, в случае повышения температуры. Но при работе двигателя напряжение увеличивается. При этом некоторые свечи накаливания могут перегореть. Это происходит в связи с тем, что после запуска токопроводящие свечи подвергаются ещё и воздействию температуры сгорания, т.е. свечи нагреваются изнути и снаружи.

Основные функции вторичного накаливания:

• Уменьшение выбросов вредных веществ.
• Снижение шума двигателя.
• Улучшение общей производительности.

Представьте, что ваша машина заводится в морозное утро, но двигатель работает неровно и выдает много дыма. Это признак, что свечи накаливания не обеспечивают вторичного накаливания. Использование свечей NGK помогает избежать таких проблем благодаря их стабильной работе.

Полезно. Учимся самостоятельно устанавливать свечи накаливания.