Есть ли свечи в дизельном двигателе: почему их нет и что вместо них

Свеча зажигания — это устройство, которое даёт электрическую искру и поджигает уже готовую топливовоздушную смесь. Дизелю она не нужна: в его цилиндре сжимается чистый воздух, от 16 раз у тихоходных двигателей до 25 у быстроходных, и разогревается выше температуры самовоспламенения солярки. Топливо вспыхивает само в момент впрыска, поэтому источник зажигания в схеме отсутствует как класс. Свечи накаливания на дизеле есть, но это не зажигание, а подогрев: они работают при холодном пуске и первые минуты после него, а на ходу прогретый двигатель обходится без них. На части дизелей нет и свечей накаливания: их роль выполняет нагревательная решётка во впускном коллекторе или электрофакельный подогреватель.

Искра задаёт момент, сжатие задаёт условия

Разница между двумя типами двигателей не в наличии детали, а в том, кто отвечает за момент воспламенения.

В бензиновом моторе смесь готовится заранее, во впускном тракте или прямым впрыском в цилиндр, и к концу такта сжатия она однородна и способна вспыхнуть целиком. Если бы она вспыхнула сама, это была бы детонация, то есть аварийный режим. Поэтому бензин специально делают стойким к самовоспламенению, и мерой этой стойкости служит октановое число. Смесь, которая не загорается сама, обязана получить искру, отсюда свеча зажигания, катушка, высоковольтные провода и угол опережения зажигания.

В дизеле всё зеркально. В цилиндр на впуске заходит только воздух, топливо появляется в самом конце такта сжатия, и от него требуется противоположное свойство: вспыхивать легко и быстро. Момент воспламенения задаётся не свечой, а форсункой: когда пришло топливо, тогда и началось горение. Свече здесь просто нечего делать: поджигать нечего, пока не открылась форсунка, а как только она открылась, смесь загорается без посторонней помощи.

Разделение закреплено и в нормативной терминологии. Стандарт ГОСТ Р 53842-2010 «Двигатели автомобильные. Свечи зажигания искровые. Технические требования и методы испытаний» распространяется на свечи зажигания искровые с плоской и конической опорной поверхностью, предназначенные для двигателей внутреннего сгорания. Свеча накаливания в эту область применения не входит: это отдельное изделие с другой функцией, и совпадение в бытовом слове «свеча» — единственное, что их объединяет.

Порог самовоспламенения: что показывают цифры

Утверждение «воспламеняется от сжатия» становится проверяемым, когда рядом стоят два числа: с какой температуры загорается топливо и какую температуру нужно получить в цилиндре.

При атмосферном давлении дизельные топлива самовоспламеняются в диапазоне 275–336 °C. Сам порог не константа: он зависит от давления среды, в которую впрыскивается топливо, и от химического состава горючего, поэтому вспышка в цилиндре, где давление многократно выше атмосферного, происходит не на тех же условиях, что в открытом сосуде.

Практически важен не столько порог, сколько запас над ним. По тому же источнику, для устойчивого воспламенения с небольшим периодом задержки, до 60 мс, температура в конце такта сжатия должна быть значительно выше температуры самовоспламенения и в период пуска составлять 300–345 °C. Прогретый двигатель этот уровень даёт сжатием без всякой посторонней помощи: воздух сжимается в 16–25 раз, работа сжатия переходит в тепло. Холодный двигатель не всегда, и ровно отсюда в конструкции появляется свеча накаливания.

Марка топлива на способ воспламенения не влияет, она задаёт диапазон температур применения. По ГОСТ 305-2013 «Топливо дизельное. Технические условия» марок четыре: Л применяется при температуре минус 5 °C и выше, Е при минус 15 °C и выше, З до минус 25 °C или минус 35 °C, А при минус 45 °C и выше. Цетановое число для всех марок установлено не менее 45.

Свеча накаливания: подогрев, а не зажигание

Проблема холодного дизеля не в отсутствии искры, а в потере тепла. Холодные стенки цилиндра и головки забирают часть тепла сжатия, обороты стартера низкие, воздух успевает отдать энергию через неплотности, и температура в конце сжатия не дотягивает до уровня, при котором воспламенение устойчиво. Свеча накаливания добавляет недостающие градусы точечно, в зоне, куда придёт факел распыла.

Что стоит знать про её работу:

1. Она греет воздух, а не поджигает смесь. Стержень свечи выступает в камеру сгорания или предкамеру дизеля на границе завихрения смеси и работает как погружной нагреватель.
2. Она работает считаные секунды до пуска. С холодного состояния на режим свеча выходит за 2–5 секунд накала: это и есть та пауза после поворота ключа, которую водитель видит по контрольной лампе.
3. Она не выключается сразу после пуска. Современные системы продолжают подачу тока до нескольких минут после запуска со ступенчатым снижением напряжения, так что двигатель ровнее работает на непрогретой камере.
4. Она питается от бортовой сети. Напряжение составляет 12 или 24 В, то есть никакой высоковольтной части, в отличие от системы зажигания, в дизеле нет вовсе.

Отсюда простая проверка логики: если бы свеча накаливания была зажиганием, двигатель глох бы при её отключении. Он не глохнет: прогретый дизель заводится и работает с полностью нерабочими свечами накаливания, просто холодный пуск становится долгим или невозможным.

Дизели, у которых нет и свечей накаливания

Свеча накаливания — не обязательный элемент конструкции. Часть двигателей с непосредственным впрыском в камеру сгорания, без предкамер, обходится без них: вместо свечей ставится встроенная во впускной коллектор нагревательная решётка либо электрофакельный подогреватель с одной свечой во впускном коллекторе.

Логика во всех трёх вариантах одна: поднять температуру воздуха перед пуском. Различаются они только тем, куда подводится тепло: в камеру или предкамеру каждого цилиндра либо на общий впуск, до распределения воздуха по цилиндрам.

Что из этого следует для нагара и сажи

Отсутствие свечи зажигания меняет не только пуск. У бензинового двигателя свеча выполняет побочную роль бесплатного диагностического датчика: по цвету отложений на изоляторе видно, чем и как двигатель питался, и этому посвящён отдельный разбор про нагар на свечах. В дизеле такого зеркала нет. Читать приходится дым из трубы, состояние распылителей и наполнение сажевого фильтра.

Вторая, более важная часть: раз горение начинается там, куда пришло топливо, полнота сгорания упирается в качество распыла и температуру в цилиндре. Однородной смеси в дизеле не бывает: в ядре топливной струи кислорода нет даже тогда, когда в среднем по цилиндру воздуха кратный избыток. Механика этого разобрана подробно в материале принцип работы дизельного двигателя.

Дальше цепочка идёт в эксплуатацию. Несгоревший углерод оседает на распылителях и днище поршня, и это нагар в дизельном двигателе, меняющий форму факела и замыкающий процесс на себя. То, что вылетело в выпуск, задерживает сажевый фильтр, а видимая чёрная дымность — индикатор режима, а не отдельная поломка: что именно она показывает, разобрано в статье про чёрный нагар в двигателе.

Вопросы, которые остаются после прочтения

Есть ли в дизельном двигателе свечи вообще? Свечей зажигания нет. У большинства легковых и лёгких грузовых дизелей есть свечи накаливания, по одной на цилиндр, для холодного пуска. На части двигателей с непосредственным впрыском без предкамер нет и их: вместо свечей стоит нагревательная решётка во впускном коллекторе или электрофакельный подогреватель.

Можно ли вкрутить свечу зажигания в дизель? Нет. В дизеле нет ни высоковольтной части, ни места под неё в головке, а главное, нечего поджигать: топливо приходит в цилиндр в конце такта сжатия и вспыхивает от температуры сжатого воздуха. Искра к этому ничего не добавляет.

Дизель зимой не заводится: виноваты свечи накаливания? Не обязательно. Вторая частая причина — марка топлива: летнее Л рассчитано по ГОСТ 305-2013 на минус 5 °C и выше, в мороз оно теряет текучесть, и в цилиндр приходит меньше топлива, чем нужно. Свечи проверяются отдельно, по сопротивлению и по времени выхода на накал.

Заведётся ли дизель с нерабочими свечами накаливания? Прогретый заведётся, потому что зажиганием они не являются. Холодный при отрицательной температуре, как правило, нет: без подогрева температура в конце сжатия не дотягивает до 300–345 °C, при которых пуск даёт устойчивое воспламенение с задержкой до 60 мс.

Почему у дизеля нет высоковольтных проводов и катушки? Их нечем питать и незачем: система зажигания в дизеле отсутствует целиком. Свечи накаливания работают от бортовой сети напряжением 12 или 24 В.

Порядок действий

Практический вывод из всей цепочки один: раз момент воспламенения задаёт впрыск, а не искра, качество работы дизеля определяется тем, насколько полно топливо успевает окислиться за отведённые ему тысячные доли секунды. Всё, что этому мешает (закоксованный распылитель, холодный режим, короткие поездки), оплачивается расходом и отложениями.

Водородный генератор ВГА — бортовой электролизёр, который разлагает воду на водород и кислород и подаёт смесь через баблер во впускной коллектор работающего двигателя. Газ вырабатывается только при работающем моторе и нигде не хранится; как устроен цикл, показано в материале как работает водородный генератор, а особенности применения на дизеле разобраны в статье водородный генератор на дизель.

Модель подбирается по рабочему объёму двигателя: VGA-90 рассчитан до 2 литров, VGA-120 на 2–6,5 литра, VGA-240 на 6,5 литра и более. Нагрузка на бортсеть составляет 65–85 Вт на легковых и 175–190 Вт на грузовых, монтаж идёт через реле и предохранитель, установка занимает один рабочий день. Обслуживание состоит из двух пунктов: долив воды 1 литр на 5000 км на легковых и 2 литра на грузовых, замена раствора каждые 25 000–30 000 км. Гарантийный срок равен 1 году, ресурс по паспорту доходит до 500 000 км или 10 лет.

Расчёт под вашу технику и цены по трём моделям приведены на странице стоимости.