Свечи зажигания: когда современные технологии — добро

Еще совсем недавно — чуть больше года назад — замена свечей зажигания не была обременительной финансово. Детали с использованием даже «благородных» металлов стоили, конечно, не копейки, но вполне доступно и адекватно своим качествам. Теперь же простая расходная операция по своей цене иной раз близка к серьезным ремонтным процедурам. А может, ну их, эти передовые технологии? Поставить что-нибудь попроще, пусть и от известных производителей. Удастся ли это сделать? Как такая замена скажется на низкотемпературных пусках? И есть ли сейчас на российском рынке подделки, которых еще десятилетие назад было полно?

От огня — к искре

Парадокс — первое упоминание искрового зажигания относится к 1807 году, когда некий прообраз ДВС, уже имевший шатунно-поршневую группу, построил француз де Ривас. В 1860 году рабочий одноцилиндровый «двухтактник», и тоже с «электровоспламенением», построил инженер Ленуар. Тем не менее вплоть до конца XIX века в ходу оставалось зажигание открытым пламенем, подававшимся в камеры сгорания через трубку. Что касается первых систем искрообразования, то они представляли собой керамическую трубку, погруженную внутрь цилиндра, с пропущенным внутри нее проводом. В роли второго электрода выступал поршень либо стенка цилиндра. Использовалась также калильная трубка, сердечник которой нагревался от пропускания тока (ранее — от открытого пламени). В том и другом случае нельзя было достичь качественного воспламенения горючей смеси. Вдобавок обычная керамика не выдерживала высокой температуры, а нагрев сердечника провоцировал калильное зажигание — неконтролируемое возгорание смеси. И все это более-менее работать могло при оборотах коленвала в тысячу, может быть, чуть больше. Коренным образом ситуация изменилась только в 1902 году.

Появлению свечи, какой мы ее знаем, предшествовала разработка Робертом Бошем магнето, предназначенного для моторов автомобилей. Агрегат для стационарных двигателей не был рассчитан на обороты компактных установок — образовывал недостаточно искр за единицу времени. После этого немецкий инженер создал магнето высокого напряжения, рассчитанное на применение вместе с привычными нам свечами зажигания

Именно Бош получил патент на универсальную свечу с двумя электродами (центральным и боковым), керамическим изолятором и резьбой. А вот авторство дальнейших доработок определить сложно. Известно лишь, что в первую очередь модернизации требовал керамический изолятор. Обожженная глина, фактически бытовая, разрушалась от температурного и вибрационного воздействий. Причем нередко с плачевными последствиями — частицы попадали в цилиндры, превращаясь в убийственный абразив. В дело пошли другие диэлектрики — стекло, резина, даже дерево и т.д. Одно время популярностью пользовалась слюда, впрочем, также плохо переносившая тяжелые температурные режимы. Наконец, вернулись к керамике, правда, с высоким содержанием оксида алюминия, не дававшим ей разрушаться от вибраций и температуры. Другим нововведением стало использование центрального электрода из хромоникелевого сплава, чему способствовало появление тетраэтилсвинца в качестве антидетонационной присадки — мягкие металлы он «изгрызал».

Эта иллюстрация показывает, какими свечи зажигания были в первой половине XX века. Те, что слева, еще явно не имеют привычного керамического изолятора

Ко Второй мировой войне свечи обзавелись двумя боковыми электродами, увеличившими срок их службы. И биметаллическим центральным электродом, чей сердечник выполнялся из меди, лучше отводящей тепло, благодаря чему расширился температурный режим работы. Стали использовать поверхностно-воздушный разряд, когда искра как бы соскальзывала на изолятор, очищая его от нагара, вызывавшего утечку тока.

В сети встречается информация о том, что немецкие авиационные двигатели, в частности, Daimler-Benz DB 601 (непосредственный впрыск, объем без малого 34 л, мощность до 1300 л.с.), использовавшийся на Messerschmitt Bf.109, уже имели свечи с изоляторами из керамики, не разрушавшейся от температурного и вибрационного воздействий. А британские и американские моторы оснащались свечами со слюдяными изоляторами, в таких условиях работавшими недолго. Видимо, открытие керамики с оксидом алюминия тоже можно приписать фирме Bosch

Увы, все это было доступно лишь на поршневых авиационных моторах, которые массово начали превращаться в историю уже в 50-х. В автомобилестроение эти наработки пришли только в 70-х годах, когда актуальными стали экологические качества двигателей. Впрочем, появились и другие ноу-хау. Например, V- и U-образные выемки на центральном электроде, делавшие искру более концентрированной. Кто их использовал первым? Ответить сложно, однако Denso заявляет, что аналогичный паз на боковом электроде — их наработка, актуальная, кстати, до сих пор.

Открытие лучшего искрообразования с применением пазов позволило разрабатывать свечи различных вариантов — с V- или U-образными выемками, на центральном либо боковом электроде. Но вот раздвоенный боковой электрод — это hand made еще советских автовладельцев, якобы облегчающий пуски. Правда, попадались такие свечи и в фабричном исполнении. Есть ли плюсы? Можем сказать лишь одно: такой распил увеличивает поверхность нагрева электрода и делает температурный режим работы более жестким

Материаловедение

Вообще на протяжении всей своей истории свечи прогрессировали откровенно медленно. Ну что такое несколько модернизаций за семь-восемь десятилетий? Человечество за это время вышло в космос, слетало на Луну, а уж сколькими и какими системами оброс ДВС! И это несмотря на то, что в плане получения всех базовых характеристик двигателя процесс воспламенения смеси играет ключевую роль. Увы, компактность свечей при существовавших технологиях обработки материалов не позволяла трансформировать их так, как того хотели бы мотористы. Коренным образом их качества начали меняться только в 80-х годах, когда Bosch и Denso почти одновременно представили центральные электроды с наконечниками из платины. В 90-х годах распространение получил иридий. Эти металлы имеют низкое сопротивление и хорошо противостоят эрозии, то есть выбиванию искрой молекул металла, что приводит к увеличению зазора. Центральный электрод более подвержен этому воздействию. Тем не менее следующим шагом стало использование платины с иридием и на боковом электроде.

В какой-то момент сердечник из меди, хорошо отводящей тепло, получил не только центральный, но и боковой электрод. Сейчас производители бьются над тем, чтобы медный стержень подходил к наконечнику электрода максимально близко

Тонкий центральный электрод позволяет искре точнее позиционироваться в пространстве и быть гораздо мощнее. Кроме того, считается, что он лучше очищается от нагара, и подобные свечи труднее залить бензином при неудачных низкотемпературных пусках. Разница в диаметре может быть велика. Например, стандартные свечи имеют сечение электрода в 2,5 мм. А иридиевые не более 0,6-0,7 мм и даже 0,4 мм

Недавно к упомянутым металлам добавился иттрий, из которого выполняют напайки, например, на боковых электродах. А кроме него свечные компании экспериментируют с серебром, золотом и палладием. И все же другим материалам производители чаще предпочитают платину и иридий.

Помимо привычных свечей на рынке ограниченно можно встретить так называемые факельные свечи, которые предлагают отечественные разработчики — инженеры Бугаец и Дудышев — дорабатывающие импортные свечи. В первом случае (слева) речь идет о наварке конуса, во втором — о замене штатного бокового электрода на деталь с отверстием напротив центрального электрода. Суть — в формировании сгустка пламени, который получается в объеме, ограниченном стенками конуса или электрода. Он вырывается в камеру сгорания и поджигает основную массу смеси. Обещается более быстрое воспламенение и горение смеси, а значит, рост мощности. На деле преимущества вовсе не очевидны

Продолжением факельных свечей являются плазменно-форкамерные свечи, где боковым электродом выступает корпус свечи. Заявляемый принцип воспламенения и преимущества те же, но и распространенность аналогичная. Экзотика!

Одно из альтернативных направлений развития систем зажигания несколько лет назад было предложено компанией Federal-Mogul. Их ACIS — Advanced Corona Ignition System, усовершенствованная система коронарного зажигания — посылает в камеру сгорания несколько пучков искр, образующих в плане кольцо диаметром до 30-40 мм. Благодаря этому обещается более качественное и быстрое воспламенение по всей камере сгорания. Заявляется, что ACIS особенно актуальна для двигателей с непосредственным впрыском и высокой степенью сжатия. Правда, пока о серийном производстве речи не идет

Словом, можно сказать определенно — ожидать в ближайшем будущем революционного изменения свечей зажигания не приходится. Их прогресс идет по пути оттачивания сочетания различных материалов и технологий их обработки.

Мы уже упоминали о том, что многоэлектродные свечи с двумя-четырьмя боковыми электродами (тогда еще с двумя) появились в авиации. Суть новшества заключалась в продлении ресурса свечи — искра, отработав по одному электроду, переходила на другой. Правда, до платиновых, и тем более иридиевых, по сроку жизни такие свечи не дотягивают и сейчас применяются ограниченно. Хотя есть ряд моторов, на которых они используются изначально. Например, тойотовский 7A — на обычных свечах или тех, что имеют «спецметаллы», этот двигатель работает плохо

Пример того, как можно сочетать различные новшества и развивать их. Здесь центральный — с платиной, а боковой выполнен из никель-титанового сплава, но имеет четыре V-образные канавки, задача которых — обеспечивать устойчивое искрообразование и увеличенный срок службы

Евгений Счастливцев, менеджер по региональному развитию компании «БЕРГ», официального дистрибьютора Denso, стаж работы более 15 лет

— Наверное, свечи — одни из тех далеко не многих составляющих автомобиля, покупая которые можно целиком и полностью положиться на продавца. Есть рекомендации автопроизводителя и каталожный номер. Чего же нужно еще? Тем не менее остается некоторая свобода для экспериментов. Например, с калильным числом — условной величиной, показывающей возможность свечи вызывать неуправляемое воспламенение смеси (калильное зажигание). Если для штатных условий надо выбирать свечу из каталога, то, скажем, для агрессивной летней езды, и тем более соревнований, можно подобрать свечи «похолоднее» — те, которые способны работать в более жестком температурном режиме (но не будут самоочищаться от нагара при обычной эксплуатации).

У производителей не существует единой шкалы калильных чисел. Так что в этом отношении лучше положиться на каталоги

Можно изменить тип свечи — разумеется, в случае, когда это допускается производителем. И если выбор обычных двухэлектродных вместо платиновых или иридиевых представляется сомнительным, то замена, наоборот, обоснована даже на фоне вдвое выросших цен. По заявлению производителя и нашим наблюдениям, они должны ходить не менее 60 тыс. км с максимальной экономией топлива, в то время как обычные свечи в идеальных условиях способны в среднем протянуть до 30 без таковой. Появляются высокотехнологичные модели, чей ресурс заявлен в 100 тыс. км. И вместе с тем свечные компании работают над получением схожих характеристик при использовании «обычных» металлов.

Модель Denso TT — один из примеров того, как тонкий электрод (причем не только центральный — еще и в виде напайки на боковом) выполняется без использования иридия или платины

 

И все же не надо считать, что свечи с «драгметаллами» всемогущи. Стоит ли ожидать от них полной самоотдачи, если в камеры сгорания попадает масло? Стоит ли их устанавливать на хорошо подержанные автомобили, желая улучшить их характеристики? Или надеяться, что они нивелируют качества бензина, залитого на сомнительной АЗС? Конечно, в равных условиях они будут выглядеть лучше, чем двухэлектродные, однако не раскроют весь свой потенциал. Так что покупка дорогих свечей с учетом приведенных обстоятельств — строго индивидуальное решение.

Говорить о каком-то глобальном преимуществе одних марок свечей над другими я бы не стал. У каждого производителя есть свои решения, тенденции же общие — получение стабильного и мощного искрообразования. Уверен, отличия есть, но они в нюансах. То же самое могу сказать о подделках. Выделять какой-то один бренд, пользующийся популярностью у создателей контрафакта, не приходится. Встретить подделки наиболее известных на нашем рынке производителей можно с равной вероятностью. Другое дело, что за последние годы их количество сократилось. А чаще, на мой взгляд, контрафакт встречается на Дальнем Востоке — как регионе, близком к Китаю, основному поставщику сомнительной продукции. И еще пара наблюдений. Больше поддельных свечей попадается в упаковках от автопроизводителей. Кроме того, налицо рост качества исполнения таких свечей. Если некоторое время назад они четко определялись по упаковке, по небрежному исполнению корпуса, маркировки на керамике, резьбы и электрода, то теперь отличить подделку от оригинала обывателю становится трудно. В сложившихся условиях есть только одна рекомендация для автовладельцев — приобретение свечей зажигания в известных торговых и сервисных организациях, дорожащих своей репутацией на рынке.

Вот такое сравнение мы получили от представителей Denso. Впрочем, как отмечают дистрибьюторы и других компаний, сейчас отличить контрафакт труднее или даже невозможно. Устанавливаешь вроде бы оригинальные свечи на двигатель, а они не работают

 

Александр Никулин, старший менеджер СТО «Браво» , стаж работы более 10 лет

— Считаю, что выбор свечей должен лежать не только в плоскости сиюминутной экономии. Да, бывают случаи, когда обычные двухэлектродные свечи при теоретическом ресурсе в 10–15 тыс. км многократно перекрывают эти пробеги. Из собственного опыта отмечу — на фордовском моторе 1,6 л отходили около 60 тыс. км. Проверял периодически и удивлялся. Увы, даже не смог идентифицировать производителя — маркировка от Ford, предположу лишь, что либо Bosch, либо Champion. Но и условия эксплуатации были близки к идеальным — качественный бензин, отсутствие повышенного расхода масла. Обычно же такие свечи приходится менять через указанные промежутки. А, скажем, по платиновым нами зафиксированы пробеги до 70–80 тыс. км, по иридиевым — до 90 тыс. км. Разовые вложения, безусловно, себя окупают, однако дело не только в этом. На ряде современных и не очень двигателей процесс замены свечей далеко не простая «расходная» процедура — нужно снимать, например, впускной коллектор, что приводит к «усталости» его резьбовых соединений.

 

Наиболее важная операция — затяжка самих свечей. Конечно, лучше это делать с динамометрическим ключом и мануалами от производителей с моментами. В крайнем случае, нужно пользоваться графическими или табличными подсказками, которые есть на упаковках или рекламных буклетах. Но часто свечи перетягивают. Сам был свидетелем, когда «мастер» в стороннем сервисе открутил их пневмогайковертом и им же вкрутил. Между тем, свернуть свечу можно, даже отворачивая ее (придется снимать ГБЦ и высверливать остатки, от 8000 руб.). А при перетяжке почти гарантированно происходит разрыв по соединению металла и керамического изолятора. Хорошо если в этом случае дело ограничится выходом из строя свечи. А если части последнего попадут в цилиндры?

Слева характерная картина прорыва картерных газов между корпусом и изолятором, означающая, что связь между металлом и керамикой разорвана. Справа следствие коронного разряда — частички грязи, масла, притягиваемые к изолятору из-за воздействия электрического поля

Еще один немаловажный момент — сохранение чистоты в свечных шахтах, необходимое для корректной работы системы и беспроблемного демонтажа свечей. Нужно следить за сальниками колодцев, в ряде случаев — и за прокладками клапанных крышек. Для владельцев некоторых автомобилей это будет необременительно. У многих Toyota стоимость лежит в пределах 120–250 руб. Но, например, для V8 BMW, где не просто сальники — резиновые трубки — это уже 1300 руб./шт. плюс прокладка каждой клапанной крышки в районе 5000 руб. А на ниссановских QR и QG сальники впаяны в крышку и меняются вместе с ней (6000–7000 руб.).

Не во всем европейские производители — синоним дороговизны запчастей. Так, клапанная прокладка Ford (слева), прикрывающая и место посадки свечей, стоит около 1200 руб. Сальники на ВАГовский 1,8 л дешевле — чуть за сотку. Заменять то и другое герметиком нельзя — не заполнит все полости

Лишне, наверное, говорить о том, что отходившие свое свечи выведут из строя катушки зажигания — в основном индивидуальные, которые из-за свои компактных размеров испытывают повышенные нагрузки. Тут стоимость самая разнообразная, большим ценовым выбором отличается та же Toyota и европейские производители. Кстати, и резинки, и катушки есть китайского происхождения, но экономить таким образом не советую.

Вопреки расхожему мнению, индивидуальные катушки могут прослужить и 200, и 300 тыс. км. Главное — следить за состоянием свечей

Что касается типов свечей, то на самом деле на ряд двигателей иридию и платине есть бюджетная альтернатива. Ставить ли ее — дело клиентов. Однако многие современные моторы предполагают только дорогие детали. Пример: HR, QR от Nissan — иридиевые свечи на них стоят в пределах 1500–1800 руб., а обычные не предлагаются.

Чтобы наглядно показать разницу в стоимости свечей различных типов, мы попросили представителей трех компаний (Bosch, Denso, NGK) сделать ценовую подборку. Оговоримся — в разных регионах РФ и, не исключено, у других производителей цифры могут быть иными. Однако общие тенденции неизменны: обычные свечи минимум втрое-вчетверо дешевле иридиевых, при этом на современные двигатели, в частности, на фольксвагеновские TSI, их нет.

В заключение скажем, что свечи зажигания — тот исключительный случай, когда приход в автомобилестроение дорогих технологий не усложнил и не сделал дороже обслуживание. Напротив, в определенных условиях оно стало менее затратным, а эксплуатация автомобиля — менее проблемной.