Разряд молнии. Брендованный

Система зажигания в принципах своего устройства сформировалась давно. Но с тех пор как двигатель стал оцениваться в новой системе «координат» - по экологичности и эффективности, - практически каждая его система тоже работает в новых условиях. Так что вполне оправданным будет утверждение: в 21 веке многое изобретается заново, причем глобально, начиная от принципа функционирования системы.

Ключевыми терминами, определяющими неизбежность обновления системы зажигания, стоит назвать даунсайзинг и даунспидинг.

Первый процесс – рост компактности мотора и его удельной мощности – сопровождается неизбежным увеличением термических нагрузок на детали и системы. Это требует от материалов нового уровня стойкости к коррозии (учтем и альтернативные виды топлив, весьма агрессивные), стабильности электрических характеристик.

Второй, даунспидинг, – довольно новое направление приложения инженерных сил. Важно ведь не просто сделать двигатель компактным, но и оптимизировать его тяговые, мощностные характеристики. По сути, обязательное при агрессивном даунсайзинге турбирование уже не имеет цели «раскрутить» мотор до высоких оборотов. Скорее задача обратная. Турбированию подвергаются агрегаты для штатной городской эксплуатации, они просто обязаны ровно и без провалов принимать с холостых оборотов, быть тяговитыми. Так что речь идет о «воспитании» у компактного бензинового мотора дизельного «характера», проявляемого в том, что пики мощности и крутящего момента сглаживаются и смещаются в зону достаточно низких оборотов, рабочим становится диапазон 1500-2500 об/мин.

В указанной работе роль системы зажигания очень значительна. Момент поджига смеси, скорость распространения фронта пламени, полнота сгорания - все это критически важно. И достичь роста параметров надо в очень жестких условиях. Выросло давление в камере сгорания, выросли термические нагрузки, значит, повысился риск воспламенения смеси от контакта с нагретыми поверхностями. Калильное зажигание, детонация для компактного мотора многократно более опасны, чем для прежних поколений ДВС. А ведь надо еще учесть уже упомянутые альтернативные виды топлив - тот же газ, которые могут дополнительно ухудшать и без того тяжелые условия по отводу избытка тепла.

Все сказанное выше приводит нас к пониманию того, как меняется свеча зажигания на новом этапе обновления. Свечной колодец становится уже и глубже: это связано с переменами в конфигурации головки блока, где важно улучшить теплоотвод и где критически мало места. Свечи массово становятся тоньше - с 14 мм привычного массового стандарта изменяются к 10 мм.

Изолятор свечи тоже обновляет материал, поскольку растут требования по стойкости к пробою, а напряжение при поджиге увеличивается. Одновременно электроды становятся тоньше, приобретают обязательные наплавки из благородных металлов - платины, иридия. Изолятор вместе с центральным электродом глубже вдвигается в камеру сгорания, чтобы поджиг происходил в оптимальной зоне. Этот новый изолятор уже нельзя перепутать с прежним: он изготавливается из керамики иного типа, имеющей очень «плотную», однородную структуру, а сама эта керамика на вид почти прозрачна. Способность противостоять пробою сейчас и в ближайшей перспективе обозначена пределом 42 кВ, к 2017 году этот параметр вырастет до 48 кВ.

Все приведенные выше данные и обозначенные тренды развития были официально представлены инженерами концерна Federal-Mogul в рамках Дня инноваций, проведенного 4 июля. Впрочем, они верны для рынка в целом. Однако именно теперь стоит упомянуть бренд, поскольку рассказ о долгосрочных перспективах развития системы зажигания – это уже история, в которой присутствуют взгляды и оценки, а равно брендованные названия, присущие именно этому концерну.

Итак, на втором этапе трансформации свечи зажигания меняются и сами электроды, от классического их вида идет трансформация к схеме с боковым поджигом. У бренда CHAMPION, входящего в структуру концерна Federal-Mogul, такой дизайн имеет обозначение SideFire DFE - Double Fine Element. Именно изменение формы и расположения точки поджига помогает снизить нагрев наиболее «опасного» в плане детонации бокового электрода: от стандартного J-образного электрода уходят в пользу пары L-образных. Впрочем, это все - полумеры, по сути же, дальнейшее развитие требует качественных новаций.

Создать условия для объемного поджига смеси - это цель, которая, в общем-то, всегда стояла и стоит перед инженерами, совершенствующими параметры системы зажигания. Однако реализации такой задачи мешает ряд трудностей. Компактный энергонагруженный двигатель склонен к детонации, а датчики, которые сегодня отслеживают этот опасный процесс, в поколению решений, они отслеживают ситуацию запоздало. Кроме того, зачастую параметры снимаются неполно и неточно. При высоких частотах замеряемых колебаний (более 70 кГц) сенсор, по сути, «ловит» лишь отраженную ударную волну, занижая показатели давления в камере сгорания. На новом этапе речь идет о контролируемом формировании поджига и достаточно полном контроле этого процесса.

В долгосрочной перспективе инженеры оценивают потенциал совершенно иных схем поджига смеси, ставя задачу перейти к объемному воспламенению. Решить ее с успехом способны системы, построенные на совершенно новых технологиях.

В качестве перспективных рассматриваются даже лазерные и микроволновые системы зажигания, пока что существующие лишь в теории: их ведь еще надо в компактном, бюджетном и безопасном исполнении встроить в двигатель.

В День инноваций инженеры Federal-Mogul показали прототип системы с совершенно новыми возможностями и при этом близкой к запуску в серию уже на следующем поколении двигателей. Ее название - Advanced Corona Ignition System (ACIS), хотя сами разработчики чаще называли систему «Корона».

«Корона» реализует высокочастотный импульс до 72 кВ, контролируемый и постоянно корректируемый системой управления. Происходит объемная ионизация в камере сгорания. Это решение позволяет успешно воспламенять сильно обедненные смеси, характерные для определенных режимов работы двигателя, «нацеленных» на высокую экологичность.

Точных данных о сроке запуска системы в производство пока нет. Однако очевидно, что достаточно скоро специалисты дилерского, а затем и независимого сервиса на практике познакомятся и с этой технологией.