Среди технологических трендов, которые сегодня определяют вектор развития двигателей внутреннего сгорания, главными стали даунсайзинг, топливная эффективность и экологичность.
Свеча прогресса

Мегатренды двигателестроения

Эти мегатренды влияют и на выбор технологий проектирования двигателей, и на выбор материалов, которые используются для производства их узлов. К примеру, повсеместно ужесточающиеся экологические нормы заставляют разработчиков уменьшать рабочий объем моторов, а также снижать все виды потерь, возникающих при работе отдельных компонентов силового агрегата. В итоге компонентам двигателя приходится работать в неблагоприятных условиях — например, при увеличившихся термических и механических нагрузках. При этом растет удельная мощность моторов, увеличиваются показатели давления впрыска топлива, растет степень сжатия топливовоздушной смеси.

Эволюционные изменения

  • Автомобили

    Голография на лобовом стекле: когда нам ждать стёкол-дисплеев?

  • Автомобили

    Амфибия Quadski: гибрид квадроцикла и гидроцикла

Производители деталей двигателя и компонентов системы зажигания естественным образом не могут оставаться в стороне от требований, сформулированных автопроизводителями. Важнейшим компонентом системы зажигания двигателя является свеча, которая преобразует электрическую энергию в искровой разряд, воспламеняющий рабочую смесь в цилиндрах мотора. За годы своего существования конструкция свечи зажигания не претерпела кардинальных изменений, однако под влиянием все тех же трендов в сфере двигателестроения существенно изменилось ее внутреннее содержание. Поменялись и подходы к выбору материалов, из которых производятся современные свечи.

Конечно, свечу зажигания, ее эффективность, а также другие характеристики целесообразно рассматривать исключительно во взаимосвязи с двигателем, системой впрыска топлива и системой зажигания. Например, требования по повышению экологичности работы двигателей автомобиля в итоге влияют на характеристики и состав топливовоздушной смеси, а значит, разработчикам свечей предстоит решать непростые задачи. Производители автомобильных компонентов ищут способы сделать так, чтобы свеча могла эффективно поджечь топливовоздушную смесь определенного состава (пусть даже самого неоптимального) и сделать это в строго определенный момент рабочего цикла двигателя.

И это лишь один критерий — на самом деле их гораздо больше. Взять хотя бы тот же даунсайзинг: из за необходимости уменьшить объем двигателя инженерам приходится менять геометрию его отдельных частей, например, камеры сгорания, от формы и размера которой напрямую зависит эффективность образования фронта пламени.

С оглядкой на новые тенденции

Крупнейшие производители автокомпонентов обычно ведут разработку свечей зажигания в тесном сотрудничестве с автопроизводителями и проектировщиками двигателей. Не является исключением и японская корпорация DENSO, которая при разработке новых свечей зажигания ориентируется на новейшие тенденции в области автомобилестроения — снижение токсичности выхлопа, увеличение топливной экономичности двигателей с сохранением (или повышением) литровой мощности без снижения эффективности сгорания топлива. Кроме того, за всеми новейшими тенденциями нельзя забывать о потребителе: автомобилист должен получить не только эффективную свечу зажигания, но и увеличенный срок ее службы.

Подобные (зачастую противоречивые) цели оказались настоящим вызовом для разработчиков современных свечей зажигания. Одним из решений стало, например, добавление нескольких боковых электродов, что негативно сказалось на фронте пламени и в целом снизило эффективность работы свечи. Уменьшение диаметра центрального электрода свечи позволило добиться мощной и стабильной искры, но при этом заметно снизило срок ее службы. Решение нашлось у DENSO — не просто уменьшить диаметр центрального электрода, но и сделать его из прочного и износостойкого материала — например, иридия. Благодаря тонкому центральному электроду инженерам DENSO удалось решить сразу несколько проблем: снизить напряжение и добиться стабильного зажигания во всех режимах работы двигателя даже при падении напряжения в сети автомобиля или при снижении стартового тока.

Почему иридий и зачем «двойной наконечник»?

Свечи с тонким центральным электродом (диаметр 0,4 мм), выполненным из особого сплава иридия, — это свечи DENSO Iridium TT. Иридий для изготовления центрального электрода выбран неспроста: этот редкий металл отличается высокой плотностью, прочностью и стойкостью к окислению и коррозии. А значит, компоненты, изготовленные с применением иридия, могут функционировать в самых жестких условиях — в каких и работают детали двигателя и система зажигания современного автомобиля. Использование сплавов с иридием имеет, к слову, и долгосрочный экономический эффект: свечи служат дольше (заявленный ресурс — 120 000 км), а у потребителя все реже возникает необходимость менять их и тратить деньги на покупку новых.

Мощность искры — еще один важнейший критерий эффективности работы свечи, от которого напрямую зависит, как минимум, эффективность сгорания топливовоздушной смеси, а значит и экологические показатели работы двигателя. Как добиться увеличения мощности искры и при этом избежать роста напряжения? В качестве такого решения в DENSO предложили технологию TwinTip, которая применяется не только в иридиевых, но и в платиновых свечах зажигания. Эта технология предусматривает наличие тонкого бокового электрода (диаметр 0,7 мм) из платинового сплава. Искра, проходящая между центральным и боковым электродами малого диаметра, имеет высокую плотность, а значит, обеспечивает быстрый и эффективный фронт воспламенения. В результате свеча в нужный момент поджигает топливовоздушную смесь, которая сгорает эффективно, даже если ее состав не самый оптимальный.

Результаты такой работы очевидны: если смесь хорошо сгорает, снижается расход топлива и уменьшается содержание вредных веществ в выхлопе. Именно поэтому свечи DENSO Iridium TT соответствуют требованиям Евро-5 и Евро-6, и даже обладают потенциалом выхода на новые стандарты.

Новые технологии упрощают жизнь

Говоря о новых технологиях двигателестроения, стоит понимать, что «будущее уже наступило». Иными словами, почти все эти ноу-хау реализованы в большинстве двигателей, используемых на массовых моделях автомобилей — новые технологии становятся доступными широкой категории потребителей. Взять, к примеру, технологию «суперзажигания» (SIP), которую DENSO ранее применяла при изготовлении свечей для автомобилей марок Toyota и Lexus — она уже «вышла в массы».

А свечи DENSO Iridium TT, в которых, кстати, тоже реализована технология SIP, это не завтрашний, а уже сегодняшний день. Их широкий ассортимент позволяет подобрать необходимые изделия почти для любого современного автомобиля. И если рядового автомобилиста, не искушенного в технических тонкостях работы систем автомобиля, не впечатляют возможности иридия и «двойного наконечника», то его точно убедят даже незамысловатые подсчеты: используя свечи, которые уменьшают расход топлива и обладают ресурсом в 120 000 км, можно по‑настоящему сэкономить.