Как работает свеча зажигания: принцип действия и устройство

Свеча зажигания воспламеняет топливно-воздушную смесь в камере сгорания бензинового двигателя с помощью электрической искры. Искра возникает при пробое межэлектродного зазора высоким напряжением в диапазоне 10 000–40 000 В, поступающим от системы зажигания. Без исправной свечи цилиндр не развивает мощность и выбрасывает несгоревшее топливо.

Устройство свечи зажигания

Корпус свечи стальной, с резьбой для вворачивания в головку блока цилиндров. Внутри корпуса на изоляторе из технической керамики (оксид алюминия) закреплён центральный электрод. Керамика выдерживает температуру до 900 °C и напряжение в десятки тысяч вольт, оставаясь диэлектриком. Боковой электрод приварен к корпусу и заземлён через двигатель. Зазор между центральным и боковым электродами задаётся при производстве и составляет обычно 0,8–1,1 мм. Материал электродов определяет ресурс свечи: никелевые сплавы выдерживают 20 000–30 000 км, иридиевые и платиновые служат 60 000–100 000 км и более.

Как образуется искра

Первый этап: накопление энергии. Катушка зажигания накапливает энергию в своём магнитном поле. В современных системах каждый цилиндр имеет отдельную катушку, установленную непосредственно на свечу (система DIS или COP). Блок управления двигателем подаёт сигнал на первичную обмотку катушки строго по углу поворота коленчатого вала.

Второй этап: генерация высокого напряжения. Когда ЭБУ прерывает ток в первичной обмотке, магнитное поле быстро рушится, и во вторичной обмотке индуцируется высокое напряжение. Коэффициент трансформации катушки составляет примерно 1:100, то есть из 12–14 В бортовой сети получается 15 000–40 000 В.

Третий этап: искровой пробой. Высокое напряжение подаётся на центральный электрод. Когда напряжение превышает порог пробоя зазора, между электродами проскакивает искра. Температура в канале искры достигает 6000–10 000 °C. Искра длится всего 1–2 миллисекунды, но этого достаточно для поджигания смеси.

Четвёртый этап: воспламенение смеси. Искра инициирует фронт горения, который распространяется по всей камере сгорания. Давление газов нарастает и толкает поршень вниз, совершая рабочий ход.

Тепловое число и признаки неисправности

Важная характеристика свечи: тепловое число (калильное число), определяющее способность свечи отводить тепло. «Горячие» свечи с малым тепловым числом медленнее отдают тепло, «холодные» с большим числом отводят тепло быстро. Применение свечи не по регламенту двигателя приводит к калильному зажиганию или замасливанию. Признаки неисправных свечей зажигания: нестабильный холостой ход, провалы при разгоне, повышенный расход топлива, ошибки пропусков воспламенения в памяти ЭБУ (коды P0300–P0308). На российском рынке представлен широкий выбор свечей разных ценовых категорий: от 100–200 рублей за никелевую до 500–1500 рублей за иридиевую или платиновую. Замена комплекта свечей входит в регламентное обслуживание и выполняется каждые 30 000–90 000 км в зависимости от типа.