печатная версия
журнала /
ноя 2016 /
#47
Про автомобили в деталях

Компоненты

В полный накал

Ужесточение экологических норм, возрастающие запросы по мощностным параметрам и прочим характеристикам современных дизельных двигателей, а также необходимость выдерживать экстремальные нагрузки обуславливают особые требования и к свечам накаливания.

 

Действительно, современные дизельные моторы выдают куда большую мощность, чем их предшественники, причем даже из самого недалекого прошлого. Более того, чуть ли не каждый год требования по мощностным, динамическим и экологическим параметрам усиливаются, что на первый взгляд кажется неразрешимой задачей. Ведь рост мощности, обеспечивающийся меньшей степенью сжатия и увеличенным наддувом, приводит не только к таким однозначно положительным последствиям, как уменьшение потребления топлива и снижение выбросов CO2. Оборотная сторона этого процесса — возрастание эмиссии оксидов азота и твердых частиц, а также ухудшение готовности двигателя к зажиганию. Именно поэтому мы и говорим об ужесточении требований к свечам накаливания, от которых во многом и зависит решение стоящих перед двигателе- и автомобилестроителями задач.

Уже вряд ли у кого-то вызовет сомнение тот факт, что сегодня только керамические свечи накаливания способны выполнять эти требования. А вот как различные компании подходят к их производству, какие технологии и ноу-хау реализуют, мы и расскажем в этой статье.

Специалисты NGK особое внимание уделяют технологиям предотвращения выброса необработанных эмиссий внутри двигателя — чтобы с самого начала возникало меньше оксида азота и частиц. С этой целью оптимизируется точная регулировка давления впрыскивания, количества впрыскиваемой смеси и времени впрыскивания. Но для того чтобы добиться наилучшего результата, необходимо в режиме реального времени получать информацию о сгорании. Эту проблему решают свечи накаливания с функцией датчика давления (GIPS), который в точный момент времени передает данные об одном или нескольких цилиндрах в блок управления двигателя. Благодаря свечам накаливания с технологией GIPS возможно даже полностью исключить накопление оксида азота, и компания NGK в скором времени планирует представить такие свечи. Инженеры NGK уверены, что технология GIPS станет не последней прогрессивной разработкой компании в области производства свечей накаливания.

Ну а на данный момент наиболее прогрессивным продуктом NGK являются керамические высокотемпературные свечи накаливания NHTC (New High Temperature Ceramic). Они имеют полностью керамический нагревательный элемент и нагреваются до рабочей температуры 1000 °C за 2 секунды. В течение примерно 10 минут NHTC могут производить вторичное накаливание до 1350 °C. Это значит, что свеча накаливается во время фаз толкающей силы или на фазе регенерации пылевого фильтра, при этом свеча уменьшает выброс твердых частиц в этот период.

Керамическая свеча накаливания NHTC специально разработана NGK для того, чтобы производители автомобилей могли выдерживать требования норм токсичности отработанных газов Euro 4 и Euro 5. Даже при низком коэффициенте сжатия гарантировано оптимальное воспламенение. Кроме того, свеча накаливания NHTC может целенаправленно промежуточно накаливаться, чтобы предотвратить остывание пылевого фильтра во время фаз толкающей силы.

Огромной популярностью на рынке пользуется линейка свечей накаливания D-Power, ассортимент которой включает 75 типов свечей накаливания и покрывает более 90% европейского парка дизельных автомобилей.

 

 

Bosch для обеспечения быстрого предпускового прогрева, надежного старта и уверенной работы непрогретого двигателя предлагает свечи накаливания с закрытым нагревательным элементом и номинальным напряжением 4,4 или 5 вольт Bosch Duraterm. Температура 1000°C достигается ими менее чем за 3 секунды. Причем низковольтная характеристика свечей накаливания позволяет добиться высокой производительности в момент запуска двигателя, а короткое время розжига и высокая температура делают надежным запуск даже при температуре до -25 °C. По утверждению представителей компании, с такими свечами дизельный двигатель запускается почти так же быстро, как и бензиновый. Всех этих преимуществ удалось добиться применением новейшей разработки — добавлением специального металла в сплав спирали накала.

С конца прошлого года свечи накаливания Bosch Duraterm доступны и для автомобилей азиатских производителей.

Кроме того, в линейке Bosch есть инновационные высокотемпературные свечи накаливания Bosch DuraSpeed с керамическими нагревательными элементами. Они нагреваются до 1000 °С менее чем за две секунды и достигают температуры накала 1300 °С (примерно на 30 % выше, чем у обычных свечей), позволяя мгновенно завести автомобиль при нормальных температурах и обеспечивая надежный и быстрый старт даже при морозах до -28 °С (для сравнения: нагрев обычной свечи накаливания с металлическим элементом в идентичных условиях занимает 15 секунд).

Поддержание долгого остаточного накала с температурой 1300 °С во время работы двигателя значительно снижает уровень шума холостого хода в холодное время года, а также сокращает вредные выбросы неразогретого двигателя.

Главной конструктивной особенностью свеч накаливания DuraSpeed является керамический нагревательный элемент, вместе с гибкой металлической трубкой образующий так называемый нагреватель свечи. Эта конструкция, запатентованная под названием Flexible Design, значительно повышает механическую прочность свеч накаливания. Нагреватель сгибается, если, например, свеча вворачивается в мастерской под неправильным углом, и это значительно снижает риск ее повреждения. Керамический материал нагревательного элемента обеспечивает высокую теплостойкость и, следовательно, долгий срок службы свечи.

Решающее значение для улучшения рабочих характеристик новой свечи имеют высокая теплопроводность керамики и низкое номинальное напряжение — всего 7 В, что намного меньше бортового напряжения в 12 В.

А вот в компании DENSO уверены, что в будущем наиболее востребованы и популярны, будут как керамические свечи, так и свечи накаливания мгновенного нагрева. Нагреваясь за две секунды, они обеспечивают самый быстрый запуск двигателя по сравнению с другими видами свечей. Особенно ярко их достоинства проявляются в зимний период, когда чаще всего возникают нарушения в работе свечей накаливания.

Керамический нагревательный элемент в свечах накаливания DENSO позволяет достигать температуры в 1250°C. Керамика по сравнению с металлом обладает большей устойчивостью к окислению и эрозии, что обуславливает очень долгий срок службы керамических свечей DENSO - они служат до 240 000 км. Время послепускового остаточного нагрева увеличено до 6 минут, что позволяет сократить выбросы и снизить шум двигателя.

Свечи мгновенного накаливания DENSO обладают всеми преимуществами свечей накаливания с двойной спиралью (увеличенное время послепускового подогрева, плавная работа двигателя), а также обладают улучшенными техническими и качественными характеристиками спиралей и материалов, из которых они изготовлены. Свечи мгновенного накаливания обеспечивают быстрый запуск двигателя благодаря значительно меньшему, по сравнению с керамическими свечами, времени накаливания — менее двух секунд. Стоит отметить, что они дешевле, чем керамические аналоги.

 

 

Кроме того, цинковое покрытие наружного корпуса и контакта обеспечивает коррозийную стойкость; исключительная прочность и теплопроводность изолятора предотвращают возможность короткого замыкания; оболочка из сплава металлов обеспечивает теплоустойчивость свечи; специальная прокладка предотвращает попадание воздуха и предохраняет спираль от коррозии; изоляция спирали обеспечивается благодаря плотно запрессованному порошку из окиси магния; главная спираль является регулятором в свечи накаливания, который контролирует и поддерживает рост температуры и гарантирует быстрое нагревание.

Ассортимент свечей накаливания DENSO включает 128 позиций, которые могут использоваться на 2900 моделях, что покрывает 98 % рынка автомобилей (в том числе и модели азиатских производителей).

 

 

Компанией BERU, автором одной из первых свечей накаливания в истории автомобилестроения, сегодня выпускается несколько основных типов таких свечей. GV — это двухфазная стержневая свеча накаливания для автомобилей старого поколения, напряжением 11 В. Свеча работает только в двух фазах — пусковой и предварительный разогрев, она автоматически прекращает работу после пуска двигателя. Свеча типа GD предназначена для автомобилей прошлого поколения, а также тракторов и стационарных двигателей с проволочной спиралью. Модели GH используются для дополнительных дизельных или бензиновых нагревателей. Могут быть спиральными или стержневыми. GF — свеча накаливания факельного типа для двигателей большого объема с прямым впрыском топлива. Ну а самые прогрессивные — это свечи накаливания с двумя спиралями: GE и GN (одна спираль для поддержания оптимальной температуры накаливания, дополнительно — регулирующая спираль, эффективно защищающая от перегрева). Они ориентированы на автомобили нового поколения, обеспечивая трехфазную систему накаливания: предварительное нагревание, нагрев во время пуска двигателя и дополнительный обогрев в течение 180 секунд после запуска.

Среди перспективных разработок  BERU, так же как и у NGK, — интеллектуальная свеча накаливания с датчиком давления (Pressure Sensor Glow Plug — PSG). PSG посредством встроенного датчика (пьезорезистивного) измеряет давление в камере сгорания и сообщает его электронной системе управления двигателем. Эта инновационная концепция, по мнению конструкторов BorgWarner BERU Systems, будет играть ключевую роль в последующем снижении выброса вредных веществ на дизельных двигателях и была уже удостоена многочисленных призов за инновацию.

В конструкции свечи предусмотрены: подвижный нагревательный стержень, передающий давление; прочное уплотнение между корпусом и нагревательным стержнем; встроенная миниатюрная электронная плата в верхней части свечи накаливания; встроенный концентрический автомобильный штекер. Необходимы калибровка и программирование для конкретного заказчика.

Стержневые свечи накаливания с двойной спиралью Brisk Exclusive предназначены для дизельных двигателей с предкамерой, включая турбодвигатели. Исключительно двуспиральная конструкция стержня накаливания с использованием самых подходящих для этого материалов нагревающей и регулировочной спиралей позволяет достигнуть оптимальной температуры рабочей части стержня накаливания во всех режимах фазы запуска двигателя, то есть перед его запуском, в ходе запуска (тип R) и некоторое время сразу после запуска двигателя (тип S). При этом период накаливания сокращен до трех секунд. В Brisk Exclusive реализована новая конструкция свечей накаливания, исходящая из требований чрезвычайно длинного исполнения и диаметра стержня накаливания уже от 4 мм. По утверждению производителя, данные свечи характеризуются увеличенным интервалом замены (до 160 тыс. км).

Новости по теме

Статьи по теме

Тесты по теме