autoExpert


autoExpert » СТАТЬИ » Автокомпоненты » Свечи зажигания. Инвестиция в драгметаллы

Свечи зажигания. Инвестиция в драгметаллы

Свечи с электродами из драгоценных металлов появились относительно недавно. До этого автопроизводителей вполне устраивали свечи с электродами из никелевого или хромоникелевого сплава. Для чего же были созданы эти, изначально более дорогостоящие свечи, и какие преимущества они действительно дают?

Свечи зажигания. Инвестиция в драгметаллы

Творческая искра в свечном деле
На протяжении десятилетий при конструировании двигателей внутреннего сгорания для легковых автомобилей их надежность, относительная простота конструкции и ремонтопригодность, в том числе удобство их обслуживания, считались приоритетными. Поэтому свечи зажигания располагались таким образом, что быстро поменять их при наличии соответствующего гаечного ключа мог сам автолюбитель. Однако к 80-м годам прошлого века «ветер переменился». Рынок требовал больше мощности, притом что энергетический кризис все больше давал знать о себе.

В двигателестроении наметились две тенденции, непосредственно связанные со свечами зажигания. Во-первых, в целях повышения эффективности моторов и экономии подкапотного пространства двигатели становились все более компактными. В результате свечи порой оказывались в труднодоступных местах. Теперь для их замены необходимо было то снимать впускной коллектор, то подбираться снизу к установленному на подъемник автомобилю. А это значит, что процедура замены свечей зажигания становится более дорогостоящей, и, соответственно, возникла насущная необходимость в увеличении межсервисного интервала.

Во-вторых, постоянный рост цен на топливо и экологические требования заставляли выжимать все больше лошадиных сил из литра рабочего объема. Для таких моторов требовались все более «холодные» свечи, т.е. такие, которые меньше нагреваются в процессе работы мотора во избежание калильного зажигания. Однако такие свечи дольше и прогреваются до температуры самоочищения (400-500 °C), поэтому более подвержены образованию нагара. Кроме того, пришлось искать материалы с более высокой эрозионной стойкостью, в сравнении с хромоникелевыми сплавами, поскольку при рабочих температурах в таких моторах разрушение обычных электродов, сопровождающееся увеличением искрового промежутка, происходит быстрее.

По большому счету, выход из ситуации, позволяющий повысить химическую устойчивость электродов свечей зажигания, причем кардинально (так, чтобы значительно увеличить интервал замены), был очевиден. Надо было использовать тугоплавкий и химически инертный материал. Конечно, есть технология биметаллических электродов, в которых стальная оболочка центрального электрода быстро нагревается, обеспечивая при этом быстрый и надежный пуск двигателя и устойчивую работу на начальном этапе, а медный сердечник интенсивно отводит тепло во время работы. Однако эта технология, хоть и позволяет сделать свечи более «холодными», но не может защитить внешнюю поверхность электрода от эрозии при высокой рабочей температуре.

Конвертация в «банковский» металл
Первым драгоценным материалом, на который обратили внимание производители свечей зажигания, была платина – тугоплавкий и прочный металл. Так, в 1983 году компания DENSO выпустила свечи Longlife Platinum, первой разработав эту технологию и представив ее для вторичного рынка запасных частей. Это была свеча с двумя боковыми электродами, где обе обращенные к ним части центрального электрода имели платиновые напайки. Драгоценный металл обеспечил стойкость свечей к эрозии и коррозии, а также бесперебойную работу до 100 000 км пробега.

Свечи зажигания. Инвестиция в драгметаллы
Устройство свечи зажигания

Двухэлектродная конструкция имеет и другие преимущества. Применение нескольких боковых электродов значительно увеличивает срок службы свечи зажигания. В работе такой свечи используется только один боковой электрод. Когда зазор между электродами вследствие электрохимического износа увеличивается, искра автоматически переходит на другой боковой электрод.

Однако задача разработчиков свечей состояла не только в том, чтобы увеличивать срок их службы. Требования времени диктовали постоянное повышение производительность двигателя при снижении потребления топлива и уровня выбросов. Для этого требовалось продолжать обеднять топливно-воздушную смесь. А поскольку такая смесь хуже воспламеняется, необходимо было улучшить зажигание. Но как это сделать?

Одним из решений стала свеча с U-образной канавкой в боковом электроде – разработанная DENSO технология получила название U-groove. Благодаря наличию канавки очаг воспламенения тот небольшой объем газо-воздушной смеси, который воспламеняется непосредственно под воздействием искры, получает больше шансов на распространение. Поверхность очага воспламенения минимально ограничена электродами, кроме того, боковой электрод с канавкой отнимает у очага воспламенения меньше тепла. За счет этих факторов происходит стабильное вторичное воспламенение – воспламенение смеси от уже горящей смеси, а процесс горения быстрее охватывает области вокруг электродов и далее.

Единственным недостатком платиновых свечей была высокая цена. Даже с учетом большого срока службы их покупка обходилась дороже, чем несколько комплектов обычных свечей, используемых на протяжении того же пробега. Экономический эффект прослеживался только на двигателях, где процедура замены свечей занимала много времени, поскольку стоимость нормо-часа работы квалифицированного механика в развитых странах весьма велика. Поэтому все время велись поиски альтернативного материала. Выбор, как ни странно, пал на иридий – металл еще более редкий, чем платина.

Хотя иридий является более редким металлом, его ценообразование зависит от изменчивости рынка. В настоящее время цена на него по-прежнему дешевле платины, и почти одна пятая часть производства иридия в мире сегодня уходит именно на свечи зажигания. Иридий является чрезвычайно твёрдым металлическим элементом, который, как полагают, произошёл на земле за счёт огромного влияния метеоритов миллионы лет назад. Кроме твёрдости, основным свойством, которое делает иридий привлекательным в качестве электродного материала для систем зажигания, является его чрезвычайно высокая температура плавления (почти 2500 °C).

Иридиевые наборы пользуются спросом благодаря их относительным преимуществам по издержкам в сравнении с платиной. Первыми иридиевыми свечами стали свечи DENSO Iridium Power LongLife. Прочность иридия позволила сделать центральный электрод толщиной всего 0,4 мм (у никелевых электродов она составляет 2,5 мм). Благодаря этому искровой промежуток остается стабильным, поскольку искра может ударить в боковой электрод только с очень маленькой площади, ограниченной малой площадью сечения тонкого электрода. На боковом же электроде свечи Iridium Power применялась канавка U-groove.

Чем тоньше центральный электрод тем ниже, как и в случае с канавкой U-groove, потери энергии ядра воспламенения на нагрев электродов. Кроме того, за счет большей напряженности электрического поля на конце тонкого электрода создается более мощная искра. Топливо сгорает быстрее и полностью. Меньшее сопротивление в искровом зазоре требует меньше напряжения от катушки для создания условия для пробоя. Поэтому свечи с тонким электродом идеальны для газа и в холодную погоду.

В целом температурный диапазон свечей с тонкими электродами из драгоценных металлов выше, поскольку высокие температуры они выдерживают за счет материала, а также быстрее охлаждаются за счет сброса температуры с маленького по объему электрода на большую базу. С другой стороны, надо значительно меньше тепла, что бы прогреть их до температуры самоочищения (например, при работе на холостых оборотах зимой в пробке) потому что они очень маленькие. Поэтому даже после 100 тыс. км пробега электроды всегда блистают чистотой.

Однако несмотря на применение иридия, платина не сдала своих позиций в производстве свечей. Оказалось, что для максимального срока службы свечи надо все-таки защищать не только центральный, а и боковой электрод. Дело в том, что износ стандартной свечи происходит следующим образом: на одну единицу увеличения зазора за счет искровой эрозии центрального электрода, принятую за 100 %, приходится порядка 30 % износа центрального к 70 % бокового (возможен небольшой разброс этих значений в зависимости от конструкции и примененного никелевого сплава – ред).

Если центральный электрод выполнен из платины или иридия, тогда износ свечи происходит только за счет выгорания бокового электрода. В этом случае срок службы свечи с центральным иридиевым электродом и боковым из никелевого сплава составляет порядка 60 тыс. км, поэтому максимального срока службы удавалось добиться только при использовании драгоценного металла на обоих электродах. Однако использовать иридий на боковом электроде не выгодно, потому что боковой электрод меньше нагружен по температуре и из-за своих свойств иридий очень сложно компоновать с другими металлами.

Таблица характеристик свечей зажигания DENSO
Свечи зажигания. Инвестиция в драгметаллы
1 Типы свечей зажигания без U в наименовании типа не имеют U-образного паза
2 Не применяются для IU24A, IU27A, IU31A, IUF27A и IUF31A
3 Типы свечей зажигания с Z в наименовании типа имеют заземляющий электрод конической формы
4 За исключением типов с поверхностным зазором
5 Типы ОЕМ, только для некоторых машин
6 Доступна свеча зажигания Double Need iridium с платиновой иглой на заземляющем электроде


Если в случае с центральным электродом DENSO использует высокотемпературную лазерную сварку, на боковом электроде это уже нерентабельно по сравнения с платиновой напайкой в свечах DENSO Iridium Tough. Вместо конического бокового электрода с U-образным пазом свечи Iridium Tough имеют платиновую накладку на нем. Характеристики ходимости этих свечей, в исполнении для обычных бензиновых двигателей, позволили на их основе создать и специальные свечи зажигания Iridium Tough DENSO для автомобилей с ГБО.

Дать газа без последствий
Автомобили с двигателями, работающими на сжиженном газе, становятся все популярнее. Однако смесь газа с воздухом имеет большее электрическое сопротивление, и для получения качественного искрового разряда межэлектродный зазор должен быть чуть меньше, чем у обычной свечи. Мало того, что газо-воздушную смесь гораздо сложнее воспламенить, так при ее сгорании еще и возникают более высокие температуры. В такой среде материалы, из которых изготавливаются электроды и корпусы обычных свечей зажигания, коррозируют гораздо быстрее. Кроме того, для воспламенения газо-воздушной смеси требуется приложить большее напряжение, чем для обычной топливно-воздушной смеси. Однако высокое напряжение может повредить катушку зажигания или привести к пропускам зажигания.

Свечи зажигания LPG Iridium Tough, произведенные по запатентованной оригинальной технологии DENSO, полностью соответствуют всем требованиям, предъявляемым для работы с двигателями на газе. Иридиевый сплав и платиновое покрытие обеспечивают максимальный срок службы в двигателях, работающих на газе: такие тугоплавкие материалы способны выдерживать даже очень высокие температуры. В то время как срок службы стандартных свечей зажигания уменьшается при использовании в газовых двигателях, свечи зажигания LPG Iridium Tough обладают увеличенным сроком службы благодаря применению сплавов иридия и платины, что обеспечивает тот же интервал замены, что и для бензиновых свечей Iridium Tough.

Тенденция перехода на специальные свечи зажигания для газового топлива только наметилась. Большинство продолжают использовать стандартные свечи и сегодня, аргументируя это тем, что у нас подавляющее большинство автомобилей работает как на газе, так и на бензине. К примеру, зимой многие владельцы прогревают двигатель на бензине (который стабильнее воспламеняется в холодную погоду), а эксплуатируют на газе. Действительно, эксплуатация двигателя с ГБО и стандартными свечами возможна, однако возникает ряд факторов риска.

Свечи зажигания. Инвестиция в драгметаллы
Iridium Tough Super Ignition (SIP) – первая в мире иридиевая свеча 0,4 мм с двумя игольчатыми электродами.

Стандартные свечи при работе на газе могут перегреваться, вызывая калильное зажигание, а то и оплавиться от перегрева. Возникает возможность пропусков зажигания из-за повышенной нагрузки на катушку вплоть до ее выхода из строя. При эксплуатации на газе пробивное напряжение свечи зажигания возрастает дополнительно на 7000 Вольт – настоящий тест на прочность для катушек зажигания.

Работа на стандартных свечах приводит к снижению мощности и увеличению расхода топлива. В то же время большинство свечей, адаптированных для работы на LPG и CNG, успешно воспламеняют бензиновую смесь, соответственно эксплуатация автомобиля с «газовыми» свечами на бензине – более правильное решение, чем эксплуатация автомобиля со стандартными свечами на газовом топливе.

На остриях двух технологий
Последнее слово в технологиях зажигания для них – свечи зажигания Denso Platinum TT, которые скоро могут появиться и в Украине, хотя ранее были доступны только для водителей из Канады и США. Революционное сочетание Twin Tip (ТТ) конструкции свечей с высокой прочностью и надежностью платины и титана обеспечивает большую мощность двигателя при меньшем расходе топлива. Эти свечи подходят как для двигателей, работающих на сжиженном газе, так и для бензиновых двигателей. Ассортимент позволяет использовать всего десять наименований DENSO Platinum TT для 80 % самых продаваемых автомобилей.

Сама по себе конструкция TT дает уже описанные преимущества малой толщины электродов непосредственно в месте очага воспламенения. Благодаря исключительно тонкому центральному электроду, диаметр которого всего 1,1 мм, повышается эффективность воспламенения топлива, что особенно важно при низких температурах. Таким образом, новинка по всем характеристикам превосходит свечи DENSO Standard, и при этом ее стоимость значительно ниже, чем у свечей премиум класса Iridium, хотя по параметрам воспламенения DENSO Platinum TT и DENSO Iridium очень близки.

Расход и ходимость – неочевидная зависимость
К слову, мощность и расход топлива – это те моменты, которые беспокоят и владельцев автомобилей без ГБО. Могут ли в этом отношении помочь свечи с электродами из драгоценных металлов, либо же большой срок службы – их основное преимущество? И да, и нет. Дело в том, что именно большой срок службы имеет прямым следствием снижение расхода топлива. На первый взгляд это кажется странным утверждением, поэтому требует пояснения.

Как было сказано выше, «драгоценные» свечи в том же самом двигателе могут пережить несколько комплектов обычных свечей. А как часто автовладельцы меняют обычные свечи? Строго по регламенту, когда свечи еще в отличном состоянии и только-только начинают приобретать признаки, создающие условия для пропусков зажигания? Возможно, кто-то так и поступает. В этом случае ему придется израсходовать столько комплектов обычных свечей, что проще раз купить комплект «драгоценных» и единожды заплатить за их замену. Большинство же меняют свечи лишь тогда, когда начинают отмечать признаки их износа, то есть когда мощность падает заметно, а троение невозможно не заметить.

Свечи зажигания. Инвестиция в драгметаллы
Все типы свечей разрабатываются и производятся с 1959 года на собственных заводах DENSO, сертифицированных по QS 9000 и ISO 9000. Ассортимент свечей зажигания, состоящий из 700 позиций, покрывает 99 % мирового парка любых автомобилей, мотоциклов, лодок и пр. Выбрать свечи можно по следующим каталожным наименований.

Таким образом, за тот же период, что автомобиль с иридиевыми свечами ездит со стабильным искрообразованием, автомобиль с обычными свечами несколько раз пройдет через стадию, когда их «вообще-то можно было уже и поменять». И в эти периоды владелец этого автомобиля будет терять деньги на несгоревшем топливе. Так что, если сложить все факторы – снижение в несколько раз расходов на замену свечей на протяжении срока службы автомобиля, практически постоянную эксплуатацию с исправными свечами и сравнимое соотношение цена/срок службы у «обычных» свечей и «драгоценных», – экономическая и практическая целесообразность установки последних оказывается вполне ощутимой.

Денис Петров

www.denso.ua

Источник: журнал autoExpert №5 2015. При перепечатке ссылка на источник обязательна.


Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
 (голосов: 1)


Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.

Архив

Август 2018 (5)
Июль 2018 (29)
Июнь 2018 (13)
Май 2018 (21)
Апрель 2018 (25)
Март 2018 (26)


Для размещения рекламы обращайтесь в рекламный
отдел по телефону:

+38 (067) 537-82-42