Свечи зажигания для лодочного мотора. Взаимозаменяемость свечей зажигания

Свечи зажигания лодочных моторов — устройство, правила эксплуатации

Один рывок за пусковой шнур, второй... десятый — мотор «глух и нем». Или, к примеру, лодка идет на полном газу, но вдруг «голос» лодочного мотора становится жестким, появляются перебои, без всяких видимых причин падают обороты и мотор умолкает. У каждого водномоторника в запасе, очевидно, не один десяток таких примеров. В чем причина большинства подобных неурядиц?

В двух приведенных выше «классических» случаях, когда и подача бензина нормальна, и магнето исправно, а мотор не работает, она скрывается в пренебрежении правилами технической эксплуатации свечей зажигания лодочного мотора.

Что же представляет собой и в каких условиях работает запальная свеча — небольшая, но важнейшая деталь системы зажигания двигателя внутреннего сгорания с принудительным воспламенением рабочей смеси?

Современная свеча зажигания для лодочного мотора: 1 — контактная гайка: 2 — контактная головка; 3 — изолятор; 4 — корпус; 5 — головка цилиндра; 6 — уплотнительная теплоотводящая шайба; 7 — центральный электрод; 5 — боковой электрод; 9 — уплотнительное кольцо.

По принципу образования искры свечи зажигания бывают с воздушным искровым промежутком, со скользящей искрой и другие.

Наибольшее распространение получили свечи зажигания с воздушным искровым промежутком, что объясняется простотой конструкции, технологичностью изготовления и вполне удовлетворительной работой их на современных двигателях.

Для форсированных спортивных и роторно-поршневых двигателей лодочных моторов применяются свечи, конструктивно несколько отличающиеся от обычных. Из-за напряженного теплового режима этих двигателей для дополнительного снятия тепла потребовалась обмазка центрального электрода свечи термоцементом и установка между изолятором и корпусом медной втулки.

Свеча зажигания для спортивных двигателей: 1 — контактная головка; 2 — изолятор; 3 — стеклогерметик; 4 — корпус; 5 — уплотнительное кольцо; 6 — боковой электрод; 7 — термоцемент; 8 — теплоотводящая втулка; 9 — центральный электрод; 10 — теплоотводящая шайба.

Наоборот, для улучшения работы двигателей на малых оборотах, при невысоких тепловых нагрузках, нашли применение свечи со «скользящей» искрой. У этой свечи искра проходит частично через воздушный зазор между торцом теплового конуса и корпусом, служащим боковым электродом, а частично по торцу теплового конуса; при этом происходит очистка его от нагара, наиболее интенсивно откладывающегося на свече именно на малых оборотах.

Конструкция свечи зажигания со скользящей искрой: 1 — контактная головка; 2 — стеклогерметик; 3 — изолятор; 4 — центральный электрод; 5 — корпус; 6 — теплоотводящая шайба; 7 — продувочное окно; 8 — управляющий боковой электрод.

В последнее время у свечи зажигания подобного типа делаются еще и продувочные окна на корпусе и устанавливается боковой «управляющий» электрод. Все это препятствует отложению нагара и электрическому шунтированию искрового промежутка, что повышает надежность работы свечи. Некоторые ведущие зарубежные фирмы выпускают свечи зажигания с одним кольцевым зазором без управляющего электрода специально для электронных систем зажигания.

Вернемся, однако, к общеизвестной свече зажигания с искровым промежутком и посмотрим, в каких условиях она работает. Дальнейшее конструктивное совершенствование и форсировка двигателей предъявляет к свечам зажигания все более высокие требования. Свеча, как известно, вворачивается непосредственно в камеру сгорания двигателя и поэтому подвержена высоким тепловым, электрическим, механическим и химическим воздействиям. Температура газовой среды в камере сгорания меняется от 70 °С при поступлении свежего заряда смеси в цилиндр до 2000-2700 °С во время рабочего хода. В то же время наружная часть корпуса свечи омывается потоком наружного воздуха. Давление в цилиндре двигателя при рабочем такте достигает 50-60 кг/см². Отсюда следует, что на торец свечи, выходящий в камеру сгорания, действует усилие, достигающее 120 кг, причем в некоторых случаях оно может быть равно и 300 кг. Кроме того, свеча подвергается и высоким вибрационным нагрузкам от работающего двигателя.

И тепловая, и механические нагрузки, действующие на свечу, периодические — при каждом обороте коленвала двухтактного двигателя, например, они меняются от минимальных до максимальных, что еще более ужесточает условия работы. Свеча, помимо того, находится под приложенным к ее электродам электрическим напряжением, равным пробивному напряжению искрового промежутка, которое может достигать 20 и даже 40 кВ в электронных системах зажигания.

Увеличение искрового промежутка из-за износа электродов, а также скругление острых кромок на центральном и образование кратера на боковом электроде приводят к увеличению пробивного напряжения и электрической нагрузки на изолятор свечи. Износ электродов увеличивается также из-за химической коррозии от продуктов сгорания топлива.

Неполное сгорание топливной смеси ведет к отложению нагара на поверхности теплового конуса, электродах и стенках камеры свечи. Нагар образуется также из-за попадания смазочного масла на тепловой конус, особенно при работе свечи на двухтактном двигателе. Это отложение постепенно обугливается и становится токопроводящим — шунтирует искровой промежуток. При этом напряжение, развиваемое во вторичной цепи системы зажигания, может уменьшиться до такой степени, что станет меньше пробивного, а это приведет к нарушениям бесперебойности искрообразования и даже к полному его прекращению.

Нагар на тепловом конусе при нагреве его до определенной температуры — так называемой температуры самоочищения — сгорает, и работоспособность свечи восстанавливается. Для этого тепловой конус свечи должен иметь температуру 400-500 °С.

С другой стороны, тепловой конус изолятора и центральный электрод не должны перегреваться при работе двигателя на полную нагрузку, так как при этом может возникнуть калильное зажигание. Температура возникновения калильного зажигания зависит от температурных условий в камере сгорания, состава топлива, площади накаленной поверхности и других факторов. Для большинства существующих конструкций свечей и применяемых в настоящее время топлив она колеблется в пределах 850-900 °С. Калильное зажигание — неуправляемый процесс, который в первую очередь приводит к падению мощности двигателя. Длительная работа двигателя с калильным зажиганием может привести к аварии — прогару поршня, выпускного клапана, поломке коленчатого вала и т. д.

В самой свече может произойти выгорание электродов, хотя причиной тому может быть и не калильное зажигание. Выгорание электродов свечи чаще происходит в результате калильного зажигания не от свечи, а от перегретых деталей или нагара, находящегося в камере сгорания.

Как мы видим, для того чтобы свеча зажигания для лодочного мотора нормально работала и в то же время не давала калильного зажигания, температура теплового конуса должна находиться в пределах 400-900 °С (так называемые «тепловые пределы работоспособности свечи»).

Поскольку условия работы свечи на двигателях с различной степенью форсировки существенно отличаются, а тепловые пределы ее работоспособности практически одинаковы, то невозможно сконструировать единую свечу, подходящую для всех двигателей. Поэтому свечи изготовляют с различными тепловыми свойствами, определяемыми тепловой характеристикой.

Конструктивные отличия свечей зажигания с различными тепловыми характеристиками (заштрихован тепловой конус): а — горячая свеча (длина теплового конуса большая); б — средняя свеча; в — холодная свеча (тепловой конус укорочен).

Так как тепловая характеристика свечи зависит от многих факторов, то возникла необходимость в определенном критерии для ее оценки. Этим критерием является в настоящее время калильное число свечи.

Калильное число — отвлеченная величина, определяемая экспериментально для каждого типа свечей (она пропорциональна так называемому «среднему индикаторному давлению», при котором в цилиндре специальной моторной установки возникает калильное зажигание). Применение этого параметра в качестве оценочного позволяет создать тепловой ряд, в котором две соседние свечи отличаются на определенное количество единиц калильного числа.

При знакомстве с условиями работы свечей зажигания становится очевидным, что к материалам, идущим на их изготовление, предъявляются крайне высокие требования. Это — термическая и электрическая стойкость, высокая прочность, коррозионная устойчивость и т. д.

Изоляторы свечей отечественного производства изготовляются из керамики на основе окиси алюминия (Al₂O₃). К керамике, содержащей 75% Al₂O₃, относится «Уралит», из которого изготовляется большинство (около 90%) изоляторов, но в связи с тем, что «Уралит» обладает низкой теплопроводностью и, кроме того, при обжиге дает большой разброс размеров по геометрии изолятора (что приводит к отклонениям по тепловой характеристике), имеется тенденция к переходу на керамику с большим содержанием окиси алюминия.

Керамика, содержащая 95% Al₂O₃, получила названия «Синоксаль», «Боркорунд» и «Хилумина». Изоляторы свечей, изготовленные из этих материалов, более теплопроводны, термостойки и прочны. Из этих сортов керамики изготовлены свечи: А7,5БС, А6БС, СИ12, А7,5ХС.

К материалу для центрального электрода также предъявляются особые требования: он должен обладать высокой коррозионной и эрозионной стойкостью, жаростойкостью и окалиностойкостью, хорошей теплопроводностью, достаточной пластичностью, хорошей свариваемостью с обычной сталью, да еще при этом не быть слишком дорогим.

Наиболее полно отвечает этим требованиям сталь 13Х25Т, из которой в основном и изготовляются центральные электроды отечественных свечей. Для некоторых типов свечей применяют сплав Х20Н80 (нихром), а на центральные электроды свечей спортивных двигателей идет медь и серебро. Для бокового электрода, как правило, применяют сплав никель-марганец (например, НМц-5). Остальные детали свечи изготовляются из конструкционных сталей.

Интересно, что в то время как по мере совершенствования конструкций остальных узлов электрооборудования двигателей внутреннего сгорания срок службы их растет, у свечи он остается на прежнем уровне или даже уменьшается.

Если на двигателях с низкими удельными мощностями срок службы свечи достигает 1 тыс. часов работы, то на современных форсированных двигателях гарантийная наработка устанавливается не более 300 часов, а на двухтактных двигателях срок службы свечи исчисляется в 130-140 часов. Эти данные не абсолютны, но они позволяют достаточно объективно оценить реальный срок службы свечей.

Подбирать свечу к двигателю необходимо с учетом конкретных условий эксплуатации. Главным фактором при этом является температура теплового конуса, определяемая калильным числом. В любых случаях необходимо придерживаться рекомендаций завода — изготовителя данного двигателя. Особо внимательным надо быть при установке на двигатель свечей иностранных марок: методики определения калильного числа в разных странах несколько отличаются, отсюда и различие в маркировке (см. таблицу).

Взаимозаменяемость свечей зажигания лодочных моторов, имеющих распространение у наших водномоторников (1974 год)

NGK (Япония)	BOSH* (ФРГ)	ISOLATOR (ГДР)	PAL SUPER (ЧССР)	СССР	Калильное число
—	W95ZIM W145ZIM W175ZIM	M14-95	14-5	А15БС А11УС А7, 5УС	95-120
В4Н	W145ZIM	М14-145	14-5	А6УС СИ12**	145-175
В6Н	W175ZIM	М14-175	14-7	А7, 5БС СИ12	175-200
—	W225ZIM	M14-225	14-7	А6БС СИ12РТ	225
—	W240TI	M14-240	14-8	—	225-240
* Индекс ZIM — свечи специально для подвесных моторов. ** С изолятором из синоксаля.

Можно дать некоторые общие рекомендации по подбору свечей зажигания для лодочного мотора исходя из условий его работы.

Если предстоит длительное движение на максимальных оборотах, то можно рекомендовать после запуска и прогрева двигателя до рабочей температуры установить свечи с более высоким калильным числом («холодные»), которые обеспечат устойчивую работу в напряженном тепловом режиме. Но при этом нужно помнить, что запуск холодного двигателя на этих свечах будет весьма затруднен или вообще невозможен.

Если вы собираетесь ехать, не торопясь, а штатная свеча склонна к нагарообразованию и ее приходится часто чистить, то рекомендуем поставить свечу с ближайшим меньшим калильным числом (более «горячую»). Но не забудьте ее заменить на штатную при изменении режима движения: «горячая» свеча может вызвать калильное зажигание.

При пониженной температуре окружающего воздуха облегчит запуск двигателя установка свечей зажигания с возможно низким калильным числом, что конечно не исключает и других дополнительных мер (вспрыскивание легковоспламеняющихся жидкостей, регулировка карбюратора и т. д.).

При работе на топливах с присадкой тетраэтила свинца в качестве антидетонатора на тепловом конусе свечи постепенно образуются свинцовые отложения. Перегрев свечи для самоочищения в этом случае нежелателен, так как при высоких температурах эти отложения могут проникнуть в поверхностный слой керамики изолятора (образовать пленку свинцовистого стекла) и привести к возникновению трещин и даже разрушению теплового конуса изолятора.

Другое неприятное явление — это образование мостиков из свинца между центральным и боковым электродами. Это наблюдается в основном на двухтактных двигателях, что объясняется повышенным количеством остаточных газов, наличием в топливе смазочного масла и малыми скоростями газовых струй в зоне расположения электродов свечи. Наилучший способ борьбы с мостикообразованием — тщательный уход за свечой в процессе эксплуатации, регулярная очистка рабочей камеры свечи и искрового промежутка, а также своевременная его регулировка.

Каковы основные неисправности свечи, возникающие в процессе эксплуатации? Это — выгорание и износ центрального и бокового электродов, закапчивание, мостикообразование, трещины и сколы на изоляторе, нарушение герметичности соединений.

Выгорание электродов приводит к увеличению искрового промежутка. Свечу в этом случае желательно заменить на новую, но, если электроды не слишком износились, их можно зачистить, а искровой промежуток отрегулировать в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

Свечи, покрытые нагаром, очищают бензином при помощи металлической кисточки или на специальном пескоструйном аппарате. Очистка свечи от нагара нагревом до температуры 700-800 °С при помощи паяльной лампы или в костре недопустима, так как при этом нарушается ее герметичность. (На двигателях с малым рабочим объемом эта негерметичность может привести к падению мощности и ухудшению запуска.)

Радиопомехо- подавительный наконечник свечи зажигания А14СУ.

Через каждые 100 часов работы на четырехтактном двигателе и 40-50 часов работы на двухтактном свечи необходимо снять, осмотреть, а в случае необходимости, очистить их и отрегулировать искровой промежуток.

Для обеспечения длительной надежной работы свечи двигатель должен находиться в удовлетворительном техническом состоянии. Особое внимание следует уделять регулировке карбюратора и систем зажигания по инструкциям, приложенным к двигателям.

Следует еще упомянуть о специальных приспособлениях для подавления радиопомех, возникающих при работе свечи, поскольку сейчас этому вопросу придается особое значение.

До последнего времени основным помехоподавляющим устройством был резистор 5-5,5 кОм, устанавливаемый непосредственно в высоковольтном наконечнике. Но такая защита не обеспечивала полного подавления радиопомех. Лучшие результаты дает применение металлического экрана на наконечнике с резистором. Так выполнен недавно разработанный специально для автотранспорта и подвесных лодочных моторов радиопомехоподавительный наконечник А14СУ. Этим наконечником комплектуется большинство выпускающихся в настоящее время подвесных моторов.

И. П. Семенов, А. Н. Минаев, «Катера и яхты», 1974 г.

В раздел «Лодочные моторы»

Наш Telegram-канал: https://t.me/motolodki_katera. Подписывайтесь!

Поделитесь этой страницей в соц. сетях или добавьте в закладки:

добавить страницу в избранное