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.

    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.

   

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.

   

Фотогалерея