О чем думает автомобилист, выбирая свечи зажигания? Наверное, о том же, о чем думает любой практичный человек — как долго он сможет нормально ездить с одним комплектом свечей без замены и насколько оправданы затраты на приобретение новых, более дорогих свечей зажигания, которых предостаточно в фирменных каталогах Bosch, Champion, Brisk и др.А каково мнение специалистов по этому поводу? Прежде всего напомним: электроискровая свеча зажигания должна давать искру, то есть обеспечивать надежный поджиг бензино-воздушной смеси независимо от режимов и условий ее работы. А они, — эти условия, самые разные: от нормальной работы на прогретом двигателе (когда свечи и все системы исправно работают в установившемся расчетном режиме) до переходного режима (когда двигатель набирает обороты, давление топливной смеси в камере сгорания резко повышается, и требуется больше энергии для пробоя искрового зазора).
Возникают проблемы и при запуске зимой, когда карбюратор не совсем справляется с подготовкой смеси; стартер, с трудом проворачивая двигатель с загустевшим маслом, забирает львиную долю электроэнергии “замерзшего” аккумулятора, а системе зажигания не хватает напряжения для создания мощной искры. Самым же тяжелым испытанием для свечей является изношенный двигатель, который “гонит” масло, керамика и электроды быстро покрываются токопроводящим нагаром, искра уходит в прямом и переносном смысле в “землю”, а хозяину приходится менять свечи как перчатки.
Спасти положение поможет электронная тиристорная система зажигания с мощным и коротким разрядом, который в состоянии пробить нагар. Выпускаются также самоочищающиеся свечи с разрядом по поверхности керамики (как в авиации), но
они дорого стоят и требуют большой мощности от системы зажигания.
В принципе, пока свечи новые и двигатель в порядке, большой разницы между различными производителями традиционных электроискровых свечей нет. Главное, чтобы качество сборки было соответствующим, а сама свеча подходила двигателю по калильному числу. Различия в качестве свечей проявляются позже, когда изолятор начинает покрываться нагаром, а электроды обгорают, увеличивая искровой зазор. При этом учащаются пропуски зажигания (практически незаметные без специальной аппаратуры), из-за которых двигатель теряет мощность. В выигрышном положении оказываются свечи, в которых предусмотрены различные усовершенствования (например, медный сердечник электродов отводит лишнее тепло, и они меньше обгорают). Хорошо зарекомендовали себя также многоэлектродные свечи. И все же производители традиционных свечей настоятельно рекомендуют замену всего комплекта через каждые 15-25 тыс. километров пробега из-за образования нагара на керамике изолятора.
Но какими великолепными ни были бы свечи, качество работы любого двигателя зависит прежде всего от полноты и скорости сгорания топливной смеси в цилиндре. Улучшить же сгорание, а значит, качество работы ДВС можно, применяя нетрадиционные системы зажигания — такие, как форкамерное и плазменное зажигание.
Лет 15-20 назад, после повышения цен на АИ-92, народные умельцы стали делать для своих автомобилей форкамеру (футорку) в виде стаканчика с отверстиями в донышке. Такая форкамера ввинчивалась между двигателем и обычной свечой и позволяла “Жигулям” ездить на более дешевом АИ-76 без особых проблем. Естественно, как и все, что снижало доходы государства от монопольной продажи дорогого бензина, эта конструкция официально критиковалась всеми доступными средствами — тут и перегрев двигателя, и прогар поршней с клапанами, и многое другое. Это, конечно, теоретически может иметь место, но все-таки форкамеры устраняли самый главный недуг работы двигателя — детонацию. Через отверстия форкамеры в основную камеру сгорания с высокой скоростью впрыскивалась горящая топливная смесь, что настолько улучшало и ускоряло горение основного заряда, что (по непроверенным слухам) карбюраторный двигатель мог работать чуть ли не на керосине! Но были, конечно же, и недостатки — стальная форкамера перегревалась вместе с ввинченной сверху обычной свечой, и возникало калильное зажигание. Футорки из теплопроводной, но мягкой меди или латуни зачастую при работе двигателя разрушались от высокого давления, при этом ввинченная свеча со скоростью пули вылетала из-под капота, грозя увечьями и поломками.
Теперь — о плазме и плазменном зажигании. Первые попытки использовать плазму в двигателях внутреннего сгорания относятся в началу 50-х годов, когда были разработаны системы зажигания с коаксиальным резонатором — генератором плазмы и специальным источником электрической энергии высокой частоты. Такие системы использовались и продолжают работать на некоторых американских и японских автомобилях.
Если сравнить по эффективности поджига плазменную систему зажигания с обычной искровой, получится примерно такое же соотношение, как между паяльной лампой и простой спичкой. Главным препятствием широкого внедрения плазменной системы является высокая сложность и дороговизна электронной системы и коаксиального резонатора; к тому же, установка такой системы требует серьезной переделки электрического оборудования автомобиля.
И вот в конце 80-х специалисты в области космической техники начали работы по разработке принципиально нового поджигающего устройства для тепловых двигателей. В 1990 году изобретатели из Днепропетровска под руководством кандидата технических наук Стаценко И. Н. разработали и запатентовали плазменно-форкамерную свечу зажигания, не имеющую аналогов в мировом автомобилестроении. Электроды такой свечи сконструированы в виде ракетного сопла с форкамерой. При подаче высоковольтного импульса в зазоре между электродами происходит пробой, а образовавшийся плазменный сгусток выталкивается в камеру сгорания. Одновременно происходит поджиг топливной смеси в форкамере свечи, и продукты сгорания через сопло с высокой скоростью впрыскиваются в цилиндр ДВС. При этом обеспечивается объемный, в отличие от точечного у обычных свечей, поджиг основного топливного заряда, увеличиваются скорость, полнота сгорания топлива, повышается мощность двигателя и уменьшается токсичность выхлопных газов.
Конечно же, внедрение любой новинки не обходится без трудностей, опытные партии плазменно-форкамерных свечей в разное время изготавливались несколькими малыми предприятиями. Естественно, все работы проводились без серьезного финансирования, не говоря уже о создании современной производственной и испытательной базы. Изготовление же качественной продукции требует большой совместных усилий специалистов различных отраслей науки и техники, серьезной финансовой поддержки, ведь автомобильная свеча, как и система зажигания в целом, является самым наукоемким и капризным элементом. Например, дополнительные отверстия в донышке корпуса форкамерной свечи (как в футорках), в ходе предварительных испытаний, дали обратный эффект — двигатель потерял мощность из-за возникновения калильного зажигания. Необходимо тщательно рассчитывать и исследовать на специальном стенде каждое изменение в конструкции свечей. Попытки же мелких производителей с “гаражными” технологиями освоить выпуск плазменно-форкамерных свечей “пиратским” способом не в состоянии обеспечить необходимое качество свечей.
В процессе исследований и испытаний нового типа свечи зажигания намечены пути ее дальнейшего совершенствования. Особый интерес представляет возможность экономичной работы двигателей на обедненных топливных смесях без потери мощности, а также увеличение ресурса работы свечи на 50-100 тыс. километров пробега. Такие возможности экспериментально уже подтверждены на свечах, изготовленных даже из обычных материалов.