Доработка свечей зажигания

 
    28.09.2019

Цели доработки свечей зажигания

    Довольно часто в литературе о системах зажигания встречается подобная картинка:

Дескать, если зазор направлен в камеру то это ощутимо улучшает работу двигателя. Как будет рассмотрено далее, эта картинка не имеет никакого отношения к работе реального двигателя.

    Что же ожидается от доработки свечей зажигания? Более уверенный пуск в мороз, уверенная работа на высоких оборотах и мощностных режимах. Также за счёт увеличения скорости сгорания ТВС (топливо-воздушной смеси) возможно увеличение КПД двигателя, а следовательно увеличение мощности при снижении расхода.

Процесс сгорания ТВС

    Понять происходящее в камерах сгорания помогают слоу-мошен ролики (замедленная съёмка) ДВС с прозрачными стенками, например этот.

    Первый фактор, влияющий на сгорание ТВС, это закручивание потока, оно зависит от конструкции двигателя:

Из-за него пламя распространяется "по ветру", многие наверно это наблюдали на открытом огне. Отсюда выходит что картинка в начале статьи не имеет вообще никакого смысла.

    Далее, после при старте процесса зажигания возникает искра, и ничего больше:

Возникает искровой канал, дуга, в которой выделяется энергия, накопленная в катушке зажигания. Это приводит к постепенному (относительно) нагреву до 250-300 градусов, после чего начинается воспламенение ТВС. Для катушки Б116 энергия искры с коммутатором 131. в районе 60-80 миллиДжоулей.

    Казалось бы началось воспламенение и можно заканчивать статью, но как раз на данном этапе происходит самый интересный процесс - воспламенение ЧАСТИ ТВС, её поток далее разносится закрученным потоком:

Чем отличается эта часть ТВС от основной массы, возможны 3 объяснения: во-первых это тупо часть бензина, которая уже успела испариться, а остальная часть бензина ещё в виде микрокапель; вторая причина - первыми воспламеняются более летучие фракции бензина, имеющие более низкую температуру воспламенения; третья возможная причина - данная часть ТВС максимально нагретая. По итогу этого этапа имеем резкий рост температуры и давления в камере сгорания, а бонусом по направлению вращения твс область с дефицитом кислорода и избытком бензина. На подобном эффекте основан пуск двигателя с подачей эфира, когда в камере сгорания сперва воспламеняется он, а потом бензин.

    Дополнено При очередной замене свечей в голову пришла ещё одна идея, чем же отличается эта первично воспламеняемая часть ТВС. Дело в том, что свеча - самое горячее место камеры сгорания. Получается твс, пролетевшая вблизи свечи, нагревается сильнее, отчего и воспламеняется раньше.

    Ну и заключительный этап - сгорание основной массы ТВС. Пламя при этом распространяется от пламени предыдущего этапа:

Отчасти данное развитие событий подтверждается нагаром камеры сгорания. В области, где происходит первичное воспламенение образуется переобогащённая смесь, при сгорании которой образуется нагар. Возможно здесь и зарыта причина высокого расхода топлива змз-402.

    Описание процесса сгорания топлива могло напомнить форкамерные двигатели, и действительно, если посмотреть на нагар форкамерной ГБЦ, видно что он равномерный, то есть форкамера работает:

Что только подтверждает теорию двухэтапного возгорания ТВС.

   

Мой эксперимент

    Главным условием добоработки было сохранение надёжности. Чтобы у меня всё было, и ничего мне за это не было :). Додумался только до такого, проточить внешний электро по форме центрального электрода:

С завода было так:
Минусов из такой доработки возможен только один. Мне показалось, что электрод покрыт никелем\хромом, покрытие это я сточил. Если этот слой не для красоты, через год это проявится. Теперь из плюсов. Ожидается облегчение распространения пламени, но последний замер проводился со свечами, доработанными данным образом. Никакого увеличения мощности не произошло, результат рагона до 100 как был 17.25 так и есть. Тем не менее потенциальный положительный эффект - я сточил самые горячие участки в камере сгорания, отчего должна повыситься стойкость к детонации в тяжёлых режимах. Главное нет и не должно быть негативных последствий. Параллельно с данной доработкой я сменил бегунок в трамблёре на безрезисторный. Субъективно ХХ улучшился, набор оборотов стал более чётким. Но объективные замеры говорят, что это всё эффект Плацебо. При следующей смене свечей добавлю фото.

    При замене свечей в 2022 году сфоткал свечи. Пробег буквально несколько тысяч км:

Никаких минусов не обнаружено. Плюсов впрочем тоже :) . Субъективно центральный изолятор почище стал, но возможно это из-за того, что два года зимой не ездил.

   

Бессмысленные доработки

Также из бессмысленных доработок (помимо моей :) ) перечислю сверление и отпиливание бокового электрода:
Сверление электрода должно направить струю в центр камеры сгорания. На практике это не прокатит, пламя снесёт потоком ТВС как при отсутствии отверстия. Отпиливание электрода также не поможет раз, а во вторых из-за значительного уменьшения площади зазора, он очень быстро увеличится из-за подгорания электрода.

    Ещё не могу не упомянуть "псевдофоркамерные" доработки, когда либо в свече делается полость, либо к ней приваривается воронка. Это не будет работать как из-за потока ТВС, так и из-за необходимости разной степени обогащения ТВС для форкамеры и основного её объёма.

   

Выводы

    В итоге получаем, что сгорание ТВС происходит в два этапа с изменением степени обогащённости смеси в разных участках камеры сгорания. Доработка штатных свечей зажигания не имеет смысла от слова совсем. Проще их свовременно менять.

    Решения проблемы могут быть разными, но все они по соотношению затраты\приход малоцелесообразны. В автоспорте - это специальное топливо, две свечи на цилиндр. Можно и ещё пофантазировать, но улучшение процесса сгорания усложнит конструкцию, либо ухудшит другие характеристики двигателя. В случае 402го мне наиболее эффективным решением кажется установка второй свечи зажигания напротив первой. Это позволит обеднить смесь, ощутимо снизить расход при сохранении динамики. Возможно на досуге поробую раздобыть убитую головку и оценить количество "мяса" для установки свечей со стороны коллекторов.

   

Иридиевые свечи на ЗМЗ 402

    Покупка данных свечей отчасти спонтанная, ввиду крайне непростой обстановки в мире. То есть может так стасться, что в обозримом будущем потестить иридиевые свечи уже не получится. По цене вышло 1700 руб\шт. хотя попадались и по 3 тыс. Второй раз я их точно покупать не буду, даже если они и дадут какой-то прирост мощности или экономию топлива.

    Упаковка выглядит следующим образом:

Пришлось заказывать с интернет магазина от двух разных поставщиков, так что две пары разных. Из отличий набалдашники из латуни\нержи и разная раскраска изолятора:
Свеча подходит один в один, резьба м14*1.25, 8 витков:
А вот сам герой торжества:
Боковой электрод проточен, как у моей доработки :) . Внутри бокового электрода бороздка:
При установке набалдашники переставил с а14, они мне понравились больше, они у меня латунные. Под набалдашниками гроверы, затягивал плоскогубцами.

    Попробовал замерить разгон, но дважды выжал только 18.25. Рекорд на данный момент 16.35. Причина в отсутствии зацепа, так как асфальт мокрый, а температура была +4. Забор воздуха уже с коллектора. На нейтралке также крутится до 5400:

Детонация при тапке в пол на малых оборотах на месте. Субъективно пропало троение при прогреве, при 40 градусах тосола полностью убрал подсос, движок не троил. Раньше такое бывало, но это может быть связано с примененим смазки, об этом далее.

    В разных статьях обещают прирост мощности от иридиевых свечей в несколько процентов. При таком раскладе, я должен выехать из 16 сек, но проверить это получится только в следующем сезоне. Я в этом сильно сомневаюсь. Как я думаю, основной смысл иридиевых свечей в увеличении межсервисного интервала, чтобы авто гарантию отъездило, а дальше это проблемы владельца. Дело в том что в некоторых современных авто для замены свечей надо чуть ли не движок доставать, на гарантии это расходы производителя, так что в этом случае долговечные свечи ему выгодны. Непосредственно по работе ввиду уменьшения электрода он в теории должен быть горячее, от чего весь нагар на нём будет сгорать естественным путём, что должно повысить стабильность работы в сложных условиях - переходные режимы, прогрев холодного двигателя. Также интересный момент искра бъёт с минуса кузова на плюс, и плюс более подвержен выгоранию. Получается такие свечи с одним центральным иридиевым электродом можно применять с трамблёром или индивидуальными катушками зажигания. Если одна катушка зажигания на две свечи, получается надо использовать иридиевые свечи, у которых и на боковом электроде второй иридиевый электрод. Также из-за уменьшения размера электрода в теории немного улучшается циркуляция твс в камере сгорания, но эффект от этого думаю в пределах статистической погрешности.

   

Применение смазок при установке свечей

    Изучая статьи про свечи наткнулся на применение специальных смазок, и решил их опробовать также. Первая смазка против прикипания свечей от вмпавто:

На вид зеленоватая:
Она предназначение для защиты от прикипания. Однако у неё ещё есть два косвенных плюса. Первый - уплотнение резьбы, то есть повышение компрессии. Второй эффект более важен - она играет роль термопасты, улучшая отведение тепла от свечи, то есть свеча в камере сгорания становится холоднее. Также читал, что эту смазку используют при сборке выхлопной. Это мне думается целесообразно, в следующий раз обязательно применю.

    Второй вид смазки - диэлектрическая. Смысл в том что под колпачки высоковольтных проводов может попадать вода с солями, через которые при некоторых раскладах может пробивать искра мимо свечи. Также вода и воздух могут вызывать банальное окисление контактов. Поскольку сроки поджимали, взял дорогую перматекс. На будущее буду брать с алиэкспресса, там дешевле раз в 10 подобные диэлектрические смазки:

По нанесению нанёс немного внутрь по периметру, в этих проводах кстати немного смазки здесь было с завода:
Где-то попадались советы наносить эту смазку прямо на контакты, но я чё-то не стал так делать. Также нанёс этой смазки под колпачки провода от катушки зажигания на трамблёр.

    Из интересных эффектов, после установки иридиевых свечей с применением этих смазок рабочая температура двигателя немного снизилась, всегда была 90, стала примерно 85. Объянения этому у меня нет, думаю это связано с охлаждением свечей смазкой ввиду улучшения теплоотвода, хотя всё равно странно.

   

Фотогалерея