Dyzeliniuose varikliuose, skirtingai nei benzininiuose, kuro mišinys užsidega pats. Įsiurbiamas oras suspaudžiamas cilindruose įkaista iki 700-900 °C. Kai į cilindrą įpurškiamas kuras, kuro ir oro mišinys užsiliepsnoja pats. Dyzeliniuose varikliuose suspaudimo laipsnis cilindruose yra didesnis, todėl reikalinga tvirtesnė konstrukcija nei benzininiuose. Šis paprastas darbo principas gali sukelti kai kuriuos nepatogumus, susijusius su dalių ilgaamžiškumu, perkaitimo apsauga ir energijos suvartojimu.
Pakaitinimo žvakės - tai variklio įsiurbimo sistemoje esanti dalis, kurios paskirtis sušildyti patenkantį kurą ir palengvinti oro-degalų mišinio užsidegimą. Tai elektrinis elementas, esantis kiekviename dyzelinio variklio cilindre, užtikrinantis patikimą dyzelinio variklio užvedimą bet kokiomis oro sąlygomis. Skirtingai nuo uždegimo žvakės (naudojamos benzininiuose varikliuose), kuri nuolat veikia vairuojant, kaitinimo žvakė reikalinga tik uždegimo proceso metu. Kaitinimo žvakė elektrifikuoja kaitinimo elementą, kad jis įkaistų tiek, kad skleistų matomą šviesą. Įsiurbiamas oras suspaudžiamas prieš degalų purkštuvo purškimą kuro įpurškimo metu nukreipiant degalus į karštą kaitinimo žvakės galiuką.
Senesniuose transporto priemonių modeliuose standartiškai buvo įrengtos kaitinimo žvakės, kurios pakaitina variklį tik prieš užvedimą ir užvedimo metu. Jas galima identifikuoti pagal sutrumpinimą GV. Šiuolaikiniai lengvųjų automobilių modeliai, turintys dyzelinį variklį, nuo surinkimo linijos išvažiuoja su GN tipo kaitinimo žvakėmis, įrengtomis pagal 3-jų pakopų šildymo technologijas. Elektroniniu būdu valdomas pakaitinimas prasideda nuo degimo rakto pasukimo. Normaliomis darbo sąlygomis variklis darbui yra pasiruošęs nuo 2 iki 5 sekundžių. Pašildymo laikas yra iki 3 min. po variklio užvedimo, tai turi padėti sumažinti teršalų emisiją ir nuslopinti pavaros darbą.
Kai kuriais atvejais, pavyzdžiui, Passat B5 99m Tdi, gali būti naudojamos trys aušinimo skysčio pašildymo žvakės, kurios dirba dviem valdymo grandinėmis, priklausomai nuo aušinimo skysčio temperatūros. Šioms žvakėms įjungti stovi 2 rėlės, kurias atitinkamai valdo variklio kompas. Tai yra naudojama 1.9tdi nuo 1997m. Šios žvakės šildo aušinimo skystį, patenkantį į pečiuko radiatorių, o ne patį variklį.
Pakaitinimo žvakių privalumai ir veikimo principas
Kaitinimo žvakės BERU su pakaitinimo funkcija gali sutrumpinti kaitinimo laiką iki 2-5 sekundžių. Kad tai būtų įmanoma, inžinieriai pasiūlė sumažinti diametro kaitinimo strypo galą, dėl kurio jis įkaista greičiau. 0°C temperatūroje tai trunka vos 2 sekundes nuo užvedimo. Kol degimas pasiekia optimalią temperatūrą, per išmetimo vamzdį išeina daugiau išmetamųjų dujų. Tamsios išmetamosios dujos dėl žemos uždegimo temperatūros yra nepilno kuro sudegimo rezultatas. Efektyvus dyzelino degimo būdas yra papildomo pašildymo funkcijos įdiegimas.
Dyzelinio variklio beldimas (drebėjimas) užvedant šaltą variklį yra dėl uždegimo vėlavimų. Mišinys užsidega staiga, o variklis dreba. Pakaitinimas ir šildymas GN žvake suteiks greitesnę darbinę temperatūrą. Tai saugo variklį, kuris veikia tyliau - be papildomo bildesio. Tuo nauda nesibaigia.
Kaitinimo žvakių konstrukcija su kaitinimo elemento savireguliacija neleidžia perkaisti ir perkrauti - kai įtampa pakyla iki 16V, tai daro žvakes ilgaamžiškesnes. Jų konstrukcijoje yra vienas kaitinimo elementas, kuris veikia paleidimo metu ir užvedus variklį. Taip greitai pasiekiama darbinė žvakės temperatūra ir apribojamos maksimalios temperatūros, užtikrinant žvakės ilgaamžiškumą. Naudojama konstrukcija užtikrina greitą įkaitimą. Darbinė šios žvakės dalis turi kaitinimo spiralę, pagamintą iš tam tikros medžiagos.
Kaitinimo žvakės su temperatūros savireguliacija kontroliuoja galią iš akumuliatoriaus iki kaitinimo žvakių, apsaugodamos jas nuo perkaitimo. Žvakės pritaikytos atlaikyti aukštą temperatūrą, jų temperatūra kyla veikiama išorinių veiksnių. Kaitinimo žvakės BERU su pakaitinimo funkcija veikia prie visų aukštesnių įtampų (darbo įtampa 13,5 V). Jų temperatūra kyla labai greitai, bet yra kontroliuojama reguliavimo spirale. Reikia turėti omenyje, kad GN degimo sistemoje gali būti naudojamos tik GN tipo žvakės.
XX a. 7-ajame dešimtmetyje pakaitinimo procesas vykdavo iki 30 sek., tuo tarpu XX a. 9-ajame dešimtmetyje procesas sutrumpėjo iki vos 3-5 sekundžių. Atsiradus turbinoms, dyzeliniuose varikliuose skirtumo tarp jų ir benzininių variklių praktiškai neliko. Pakaitinimo žvakių tobulinimas tuo nesibaigia. Reikalingos žvakės ir su likutiniu pakaitinimu. Pakaitinimo žvakės turi šildyti ne tik variklio paleidimo metu, bet, priklausomai nuo lauko temperatūros, kaitinti iki 3 minučių variklio laisvos eigos metu. Tik taip užtikrinamas sklandus variklio veikimas ir maži išmetamųjų dujų parodymai. Todėl labai svarbu užtikrinti pakaitinimo žvakių ilgaamžiškumą.
Kaip įvertinti pakaitinimo žvakių būklę?
Kaitinimo žvakes verta patikrinti kas 75 000-100 000 km, pavyzdžiui, naudojant greitojo testavimo BERU įrankius. Svarbu, kad žvakių išmontavimas yra nebūtinas. Mechanikas gali nežinoti žvakių tipo (metalinė ar keramikinė) ir įtampos, kuri automatiškai aptinkama testeriu nuo 3.3V iki 15V. Šios savybės daro diagnozę pigia ir greita netgi tokioje situacijoje, kai turime patikrinti kiekvieną žvakę atskirai. Žvakės gali būti palygintos tarpusavyje pagal veikimą ir energijos suvartojimą, o matavimo rezultatai rodomi analoginiame ekrane. Yra galimybė atlikti papildomą žvakių monitoringą per nepriklausomas grandines.
Sunkiai užsivedantis variklis yra bene pagrindinis indikatorius, pranešantis apie pakaitinimo žvakių gedimus. Kiekvieną kartą užkūrus automobilį lemputė, vaizduojanti geltoną spiralę, įsižiebia ir dega tol, kol įkaista pakaitinimo žvakės. Jei įkaitus žvakėms ši lemputė neužgęsta, vadinasi bent viena iš pakaitinimo žvakių yra sugedusi. Jei prietaisų skydelyje esanti lemputė pradeda mirksėti, vadinasi, turite problemų su EGR ar variklio valdymo bloku.
Sunkiai užsivedantis variklis - dažnai pasitaikantis ir aiškiai suprantamas ženklas, kad su pakaitinimo žvakėmis kažkas negerai. Tai itin akivaizdžiai pastebima šaltomis dienomis, kuomet pakaitinimo žvakėms veikiant nepakankamai efektyviai degimo kameroje nepasiekiama pakankamai aukšta temperatūra ir variklis, apskritai, neužsiveda. Idant dyzelinis variklis veiktų tolygiai reikalingas aukštas suspaudimo laipsnis ir reikiamu laiku į degimo kamerą įpurškiamas tikslus degalų kiekis. Dėl itin aukšto slėgio dyzelino ir oro mišinys užsidega, o jei tvarkingai vyksta visuose cilindruose variklis dirba įprastu režimu. Reikiama temperatūra pasiekiama veikiant pakaitinimo žvakėms ir suspaudimo takto metu kylant slėgiui. Oro ir dyzelino mišinys gali užsidegti tik tuomet, kai pasiekiama mažiausiai 232 laipsnių pagal Celsijų temperatūra. Jei pakaitinimo žvakės neveikia taip, kaip turėtų, reikiama temperatūra nebus pasiekta.
Jei viena ar daugiau pakaitinimo žvakių yra išdegusios, apsinešusios anglies junginiais arba pažeistos, variklį bus vis sunkiau užvesti esant žemai temperatūrai, o jei tai padaryti visgi pavyks, jo darbas tuščia eiga bus netolygus. Taip pat prieš pat užsivedant varikliui išmetimo sistema gali išspjauti kamuolį baltų dūmų.
Degalų sąnaudas lemia degimo temperatūra ir mišinio sudėtis, o kartais optimaliam variklio darbui įtakos turi ir pakaitinimo žvakių būklė. Žiemos sezonu į dyzeliną maišomi jo užšalimo temperatūrą sumažinantys specialūs priedai. Energetinis tokių degalų tankis gali būti mažesnis, o norint sudeginti visą mišinį reikalinga šiek tiek aukštesnė temperatūra. Jei pakaitinimo žvakės neveikia ir reikiama temperatūra nėra pasiekiama, sumažės maksimali variklio išvystoma galia. Neįprastai didelės degalų sąnaudos gali būti geras papildomos indikatorius greta kitų aukščiau jau išvardintų simptomų.
Jei darbinio takto metu nepasiekiama pakankamai aukšta temperatūra gali pasirodyti balti dūmai. Tai yra iki galo nesudegęs dyzelino ir oro mišinys, kuriam sklindant pro išmetimo sistemą taip pat galima užuosti degalų kvapą. Balti dūmai užvedant variklį gali būti matomi sugedus pakaitinimo žvakėms arba jų valdymo blokui. Jų atsiradimą taip pat gali lemti ir kiti faktoriai, pavyzdžiui, žemi alkūninio veleno sūkiai, pernelyg mažas suspaudimo laipsnis ir degalų tiekimo sistemos gedimai. Juodi dūmai atsiranda degant pernelyg riebiam mišiniui, kuriame per daug degalų ir nepakankamas kiekis oro. Dyzelinių variklių degimo procesui įtakos gali turėti ne tik pernelyg didelis degalų kiekis ar sutrikęs oro padavimas, tačiau ir netinkamai veikiančios pakaitinimo žvakės.
Pakaitinimo žvakių diagnostika turi būti daroma kas kelis metus. Diagnostika yra greita ir neverta jos atsisakyti. Vienas iš specifinių dyzelinių variklių problemų - neveikiančios pakaitinimo žvakės. Laiku pastebėjus galimas problemas pavyks išvengti nemalonios situacijos, kuomet sustojus šalikelėje tenka kviesti techninę pagalbą.
Kaip patikrinti kaitinimo žvakes naudojant multimetrą
Kaip dažnai reikia keisti pakaitinimo žvakes įprastai nurodo automobilio gamintojas. Jei patikros metu buvo aptikta, jog pakaitinimo žvakės susidėvėjo arba sugedo, nerekomenduojame žvakių keisti patiems. Pakaitinimo žvakių keitimui reikalinga speciali įranga.