Запалващата искра

Запалващата искра

Филах в Каринтия почти отбеляза края на електрическата свещ. В неуниверситетския изследователски център Carinthian Tech Research, или накратко CTR, беше възможно да се запали гориво-въздушната смес в тестов двигател с недостижима преди това прецизност и ефективност - използвайки лазерна светлина вместо електрическа искра за запалване. „Лазерният импулс трае само няколко наносекунди, създава плазмен облак от няколкостотин хиляди градуса, може да бъде прецизно регулиран до идеалния ъгъл на коляновия вал и може да запали еднакво добре всички конвенционални и алтернативни горива“, обяснява Герхард Крупа, ръководител на проекта за лазерно запалване в CTR. Но въпреки тези убедителни предимства, лазерните свещи, разработени съвместно с базираната в Грац AVL List GmbH, за момента са спрени от производителите на автомобили. „Очевидно все още е твърде скъпо в момента“, коментира накратко решението Крупа и се утешава с факта, че високотехнологичната запалителна свещ, която е узряла през годините на развойна работа, скоро ще бъде използвана в индустрия, в която не всеки цент се обръща три пъти: в космическите пътувания.

Изискват се иновации
Въпреки че засега лазерната свещ ще изстрелва само ракети, развитието в областта на електрическите свещи за автомобили в никакъв случай не е спряло. Докато при двигателите с естествено пълнене напрежението на запалване от 20 000 до 30 000 волта е достатъчно за надеждно запалване на сместа гориво-въздух, силно заредените двигатели от последно поколение изискват напрежение на запалване до 40 000 волта. „Когато става дума за запалителни свещи, не само чистотата на керамиката, но и цялостният дизайн трябва да е правилен“, обяснява Тобиас Руф, вицепрезидент по инженерните свещи в Bosch. Според него голямата тема в разработката на запалителни свещи в момента е миниатюризацията. „Днес сме свидетели на прехода от тапи с резба M14 към M12, а от 2020 г. тапи с резба M10 ще играят важна роля“, казва Руф. Bosch наскоро започна да произвежда централния електрод на своите високопроизводителни запалителни свещи от никелова сплав Alloy 602, която е значително по-устойчива на високотемпературна корозия от сплавите, използвани преди това.

Нов дизайн на свещи 
Японският производител NGK, също производител на оригинално оборудване за големи производители на автомобили и мотоциклети, вижда бъдещето в различни видове едномасови свещи от благороден метал. През 2011 г. NGK представи иновативен дизайн на чашата за контакта на запалителната свещ, който позволява екстремни напрежения на запалване в силно заредени двигатели без риск от повреда или пламък. NGK демонстрира колко високи технологии може да има в една свещ със своята серийна свещ за четирицилиндровия турбо Mercedes A45 AMG с 360 к.с. В допълнение към споменатия „дизайн на чашата“, той е оборудван с дълъг изолатор, изработен от нова, особено устойчива на диелектрик керамика. Бързо нагряващата се изолационна основа осигурява добри свойства при студен старт, тънката резба M12 оставя повече пространство за охлаждащи канали. 0,8 mm фин двустепенен иридиев централен електрод намалява износването, скосеният SPE заземен електрод с платинени блокове по ръба подобрява достъпността на сместа и разпространението на пламъка. 
Японският доставчик Denso също използва сребристия благороден метал, който е подобен на платината, за своите запалителни свещи „Iridium Power“. Denso представя резултати от измервания, според които иридиевите запалителни свещи увеличават мощността на двигателя с поне половин конски сили в сравнение с конвенционалните свещи. Що се отнася до дизайна, Denso следва своя собствен път и оформя върха на заземяващия електрод във формата на фин конус. Това намалява топлината, абсорбирана от електрода, и подобрява ефективността на запалването, тъй като площта на заземяващия електрод, която действително влиза в контакт с пилотния пламък, е много малка. Аеродинамичният конус позволява на горивно-въздушната смес да преминава с по-малко триене, което позволява постоянно запалване. 
Германският доставчик BorgWarner Beru Systems разработи интелигентно решение за използване при най-високи напрежения на запалване със своята запалителна бобина „Plug Top Coil“. Специална компресионна пружинна връзка позволява използването на запалителни свещи с удължена изолационна гърловина и нова, купообразна връзка „купа“, която осигурява надеждно запалване на гориво-въздушната смес. Друга иновация от Beru е „Система за запалване с две намотки“ с две соленоидни намотки в един корпус. Предимствата пред конвенционалните бобини за запалване: По-кратки интервали на запалване и по-прецизно синхронизиране при различни скорости и бързи промени на заряда.

Бъдещето на запалването
Американският производител на запалителни свещи Federal Mogul Motorparts разработи иновативната система за запалване Corona специално за бензинови двигатели при работа на обеднена среда и е доказала икономия на гориво до десет процента при тестове. Блокът за запалване на коронна свещ се състои от индукционна бобина и контролен блок, който преобразува входното напрежение от дванадесет волта в променливо напрежение с честота около един MHz. От четири електрода за запалване силно променливо електрическо поле се излъчва далеч в горивната камера, превръщайки сместа въздух-гориво в областта на електродите за запалване в плазма, която запалва заряда в рамките на няколко наносекунди. Клаус Болай, технологичен обучител във Federal Mogul: „Запалването на Corona вече се използва успешно в стационарни промишлени двигатели и има добри шансове да се използва в двигатели на леки автомобили в близко бъдеще.“