Свещ: повече от просто искра

Същността на свещта в двигател с искрово запалване изглежда очевидна. Това е просто устройство, в което най-важната част са двата електрода, между които прескача запалителната искра. Малко от нас знаят, че в съвременните двигатели запалителната свещ е придобила нова функция.

Съвременните двигатели се управляват почти изключително електронно. контролер, популярно известен като "компютър" събира серия от данни за работата на агрегата (тук споменаваме на първо място скоростта на коляновия вал, степента на "натискане" на педала за газ, атмосферното налягане и в всмукателен колектор, температурата на охлаждащата течност, горивото и въздуха, както и състава на отработените газове в изпускателната система преди и след почистването им от каталитични преобразуватели), а след това, сравнявайки тази информация с тази, съхранявана в паметта му, издава команди към системите за управление на процеса на запалване и впръскване на гориво, както и положението на въздушната клапа. Факт е, че температурата на възпламеняване и дозата гориво за отделните работни цикли трябва да бъдат оптимални по отношение на ефективност, икономичност и екологичност във всеки момент на работа на двигателя.

ЧЕТЕТЕ СЪЩО

Подгряващи свещи

Играта си струва свещта

Сред данните, необходими за контрол на правилната работа на двигателя, има и информация за наличието (или отсъствието) на детонационно горене. Сместа въздух-гориво, която вече е в горивната камера над буталото, трябва да гори бързо, но постепенно, от свещта до най-отдалечените краища на горивната камера. Ако сместа се запали изцяло, т.е. „избухне“, ефективността на двигателя (т.е. способността да използва енергията, съдържаща се в горивото) рязко спада и в същото време се увеличава натоварването на важни компоненти на двигателя, което може да доведе до провал. Следователно не трябва да се допуска постоянна детонация, но, от друга страна, настройката на моментното запалване и съставът на сместа гориво-въздух трябва да бъдат такива, че процесът на горене да е относително близък до тези детонации.

Затова от няколко години съвременните двигатели са оборудвани с т.нар. сензор за детонация. В традиционната версия това всъщност е специализиран микрофон, който, завинтен в блока на двигателя, реагира само на вибрации с честота, съответстваща на типичното детонационно горене. Сензорът изпраща информация за възможно почукване към компютъра на двигателя, който реагира, като промени точката на запалване, така че да не се получи почукване.

Въпреки това, откриването на детонационното горене може да се извърши и по друг начин. Още през 1988 г. шведската компания Saab стартира производството на блок за запалване без разпределител, наречен Saab Direct Ignition (SDI) в модела 9000. В това решение всяка свещ има собствена запалителна бобина, вградена в главата на цилиндъра, а „компютърът ” подава само контролни сигнали. Следователно в тази система точката на запалване може да бъде различна (оптимална) за всеки цилиндър.

Но по-важно в такава система е за какво се използва всяка свещ, когато не произвежда искра (продължителността на искрата е само десетки микросекунди на работен цикъл и например при 6000 об/мин един двигател работният цикъл е две стотни секунди). Оказа се, че същите електроди могат да се използват за измерване на йонния ток, протичащ между тях. Тук е използван феноменът на самойонизация на молекулите на горивото и въздуха при изгаряне на заряд над буталото. Отделни йони (свободни електрони с отрицателен заряд) и частици с положителен заряд позволяват да тече ток между електродите, поставени в горивната камера, и този ток може да бъде измерен.

Важно е да се отбележи, че степента на посочената йонизация на газа в камерата горенето зависи от параметрите на горене, т.е. главно върху текущото налягане и температура. По този начин стойността на йонния ток съдържа важна информация за процеса на горене.

Основните данни, получени от системата SDI на Saab, предоставят информация за детониране и възможни прекъсвания на запалването, а също така позволяват да се определи необходимото време на запалване. На практика системата дава по-надеждни данни от конвенционалната система за запалване с традиционен сензор за детонация, а освен това е по-евтина.

В момента широко се използва т. нар. Distributionless система с индивидуални намотки за всеки цилиндър и много компании вече използват измерване на йонния ток за събиране на информация за процеса на горене в двигателя. Системите за запалване, адаптирани към това, се предлагат от най-важните доставчици на двигатели. Оказва се също, че оценката на процеса на горене в двигателя чрез измерване на йонния ток може да бъде важен начин за изследване на работата на двигателя в реално време. Тя ви позволява директно да откриете не само неправилно горене, но и да определите размера и позицията (изчислени в градуси на въртене на коляновия вал) на действителното максимално налягане над буталото. Досега такова измерване не беше възможно в серийните двигатели. С помощта на подходящия софтуер, благодарение на тези данни, е възможно точно да се контролира запалването и впръскването в много по-широк диапазон от натоварвания и температури на двигателя, както и да се коригират работните параметри на агрегата към специфичните свойства на горивото.