Optimální mezera ve svíčkách – jak vybrat a nastavit správnou vzdálenost mezi elektrodami

Na první pohled žádný problém. Bereme sadu zapalovacích svíček od jednoho z „gigantů“ v oboru zapalovacích svíček – řekněme Bosch, Denso nebo NGK – a ujišťujeme se, že neexistují žádná doporučení pro nastavení mezer „podle doporučení výrobců motorů“ , tak v klidu nakupte, nainstalujte a jeďte. A svíčky použitelnosti jsou malované v tlustých značkových katalozích. Z toho ale vyplývá, že stejnou svíčku bez jakýchkoliv úprav a úprav lze namontovat na desítky různých motorů, což je samo o sobě poněkud zvláštní.

Společnosti s méně slavným jménem však někdy dávají na obalu doporučení, jak nastavit mezeru na základě konkrétního motoru. Říká se, nejdřív si vezměte spároměr a kleště a teprve potom klíč na svíčky. Komu věřit?

Zvětšením mezery se změní poloha a barva jiskry. Začíná „házet“ kolem mezery, objevují se červené odstíny. Motor to nemá rád.

Zdálo by se, že výrobci vozu – čtěte jeho motoru – by se mělo věřit. Například pokyny pro karburátor VAZ-21083 vyžadují 0,7. 0,8 mm a pro vstřikování VAZ-2111 – 1,0. 1,13 mm. Zase divné věci: co to je za nějaké svíčky? A „obyčejné“ a víceelektrodové a „vzácné“ – platina, iridium, stříbro? Ale teorie (viz “Naše reference”) říká: “Tak, ale ne tak docela!”

Jak se rozdíl zmenšuje, jiskra „šampiona“ se „zmenšuje“.

Je tam příliš mnoho podivných věcí – je čas na to přijít. A pokud je pravda, že různé zapalovací svíčky v různých motorech vyžadují různé mezery, pak to lze dokázat nebo vyvrátit analýzou činnosti zapalovacích svíček s výrazně odlišnou geometrií elektrod. Pokusme se v průběhu experimentu v plném rozsahu určit optimální mezeru pro „vzácné“ zapalovací svíčky, jejichž centrální elektroda je mnohem tenčí než u běžných zapalovacích svíček, a porovnejme ji s tím, co získáme pro běžné zapalovací svíčky. A výsledky jsou srovnatelné s doporučeními výrobce motoru!

Krásný, stabilní vybíjecí kužel je charakteristickým znakem zapalovacích svíček s tenkou centrální elektrodou. Mimochodem, jasně vidíte, jak v Iridium IW20 výboj „olizuje“ povrch centrální elektrody.

TLUSTÝ A TENKÝ

Ve snaze co nejúplněji pokrýt rozsah změn průměru centrální elektrody jsme testovali následující sady zapalovacích svíček. Japonské „iridiové“ zapalovací svíčky Denso Iridium Power IW20 a NGK Iridium IX BPR6EIX-11 jsou „držáky rekordů“ z hlediska velikosti: průměry centrální elektrody jsou 0,4 mm a 0,6 mm. Byly doplněny „platinovými“ zapalovacími svíčkami Brisk Platin LR15YPP s průměrem hrotu centrální elektrody 0,8 mm. Pro srovnání jsme vzali sadu konvenčních jednoelektrodových zapalovacích svíček Champion RN9YC s průměrem elektrody 2,5 mm. Rozhodli se provést testy na dvou motorech – karburátoru VAZ-21083 a vstřikování VAZ-2111.

Zvětšení mezery na 1,3 mm také neovlivnilo stabilitu výboje.

Můžete se zeptat, je správné používat stejné zapalovací svíčky pro „karburátor“ i „vstřikování“? Odpovídáme: ano, správně! Ostatně u zapalovacích svíček stejného typu spočívá jediný rozdíl, který umožňuje orientaci na ten či onen typ motoru, právě ve velikosti jiskřiště. A stejně jsme to chtěli změnit!

Zmenšení mezery v Denso změnilo velikost jiskry, ale nesnížilo její stabilitu ani intenzitu.

Nejprve se podívejme, jak moc ovlivní velikost jiskřiště tlak na zastavení jiskření. Právě to se obvykle testuje na nemotorových instalacích, přičemž se posuzuje výkon zapalovací svíčky. Použili jsme jednoduché zařízení E203. Maximální tlak, pro který je jeho tlaková komora navržena, je 16 atm.

Obr.1. Takto se mění tlak na zastavení jiskření v závislosti na velikosti jiskřiště.

Výsledek obecně nebyl překvapivý. Se standardními mezerami překročil tlak dorazu jiskry u zapalovacích svíček s nejtenčími centrálními elektrodami Denso a NGK tuto hranici, u svíčky Brisk se jí přiblížil, ale u běžné svíčky Champion nedosáhl, přestože překročil požadované limity, které určují výkon zástrček s velkým náskokem.

Rýže. 2. Závislost spotřeby paliva karburátoru „osmička“ při změně jiskřiště. Znak „-“ označuje zhoršení parametru.

Pokus o zmenšení počátečních mezer vedl samozřejmě ke zvýšení horní meze tlaku pro „zaostávající“ (lídři již byli mimo možnosti zařízení). Jakmile se mezery zvětšily, hranice možného okamžitě klesla. To je pochopitelné: v tlakové komoře není směs paliva a vzduchu, ale čistý vzduch, takže zvětšení mezery při jakémkoli tlaku zvyšuje odpor. Ale to už je jasné: míra závislosti tohoto parametru na velikosti mezery u běžných zapalovacích svíček je mnohem významnější než u svíček s tenkými elektrodami.

Rýže. 3. Změna spotřeby paliva v závislosti na jiskřišti u vstřikovací „jedenáctky“ motoru. Stejné „hrby“ jako u karburátorového motoru, jen posunuté trochu doprava. Znak „-“ značí zhoršení parametru.

POHLED ZE STRANY

Ještě zajímavější je podívat se na samotnou jiskru. Zhodnoťme tvorbu jiskry, když zapalovací svíčka pracuje ve standardním zapalovacím systému VAZ-21083. Naše předchozí studie opakovaně potvrdily korelaci obrázků charakterizujících kvalitu tvorby jisker „ve vzduchu“ s indikátory, které samotný motor dává na stejné zapalovací svíčky – pod vlivem tlaku, teploty atd. Proto byly všechny fotografie pořízeny „ve vzduchu“ se stejnou rychlostí závěrky.

Výsledek prvního testu byl zcela potvrzen: u běžné zapalovací svíčky se výboji jiskry nelíbí ani zmenšení, ani zvětšení mezery oproti doporučené! S malými mezerami ztrácí jiskra na intenzitě a zóna jiskření se zužuje. A s velkými mezerami jiskra mění barvu, mění se z modré na červenou, což naznačuje možné zmeškané záblesky v motoru. Ale tenké centrální elektrody reagují klidněji na změny mezer.

Všimněme si vtipného momentu. Na zapalovacích svíčkách s tenkými elektrodami jiskra „nesedí“ v samotné mezeře, ale „olizuje“ horní část centrální elektrody – tak je realizováno samočištění! To je velmi důležité, zejména s ohledem na kvalitu některých benzínů.

Rýže. 4. Abych to shrnul, na všech soustrojích byly nastaveny optimální vůle a byly změřeny „momentové“ charakteristiky motoru VAZ-2111. Výhody „vzácných“ zapalovacích svíček – stabilita tvorby jisker a schopnost pracovat při vysokých tlacích – okamžitě přinesly výsledky

VŮLE A MOTOR

Konečnou odpověď na otázku optimálního jiskřiště má jako vždy přinést skutečný motor. Přesněji – motory, karburátor a vstřikování. Mají jeden rozdíl v zapalovacím systému – napětí v sekundárním okruhu: pro karburátor VAZ-2108 – asi 17 kV, pro vstřikování VAZ-2111 – 24 kV.

Pro všechny zapalovací svíčky byl přijat stejný rozsah změn jiskřiště – od 0,4 mm do 1,3 mm pro karburátorový motor a od 0,6 do 1,4 mm pro motor se vstřikováním. Pro každou variantu byla provedena identická série testů na zkušebním stavu, během kterých byl hodnocen vliv jiskřiště na výkon a spotřebu paliva. Samozřejmě beze změny nastavení motoru. V této situaci by mohly ovlivnit chování motorů pouze zapalovací svíčky.

Jako základ jsme vzali parametry získané s vůlemi doporučenými samotným VAZ: na karburátorovém motoru 0,8 mm, na vstřikovacím motoru – 1,1 mm.

Výsledek byl opět vcelku očekávaný. Optimální hodnoty jiskřiště jsou jasně viditelné, odchylka od nich zhoršuje výkon motoru. Ale – pozor! Pro běžné zapalovací svíčky se „tlustou elektrodou“ (mistr v testu) byly optimální hodnoty velmi blízké doporučením „VAZ“. Ale pro zapalovací svíčky Denso a NGK s nejtenčími centrálními elektrodami šlo optimálně o zvětšení mezer – asi 1 mm pro motor s karburátorem a 1,2 mm pro motor se vstřikováním. A to je také pochopitelné. Tenká elektroda totiž vytváří vyšší intenzitu elektrického pole v jiskřišti, a proto umožňuje zvýšení průrazného napětí.

Co to dává, odpověděl nejnovější experiment. Všechny soubory byly nastaveny na optimální mezeru získanou jako výsledek předchozích studií. U vstřikovacího motoru byly charakteristiky „točivého momentu“ převzaty s každou sadou – pedálem na podlahu a změnou otáček z volnoběhu na nominální. Výsledek je na dalším grafu. Zda je rozdíl 3. 5 % ve výkonu hodně nebo málo, je na vás!

Opět se potvrdil dřívější závěr – citlivost svíček s tenkou elektrodou na změny jiskřiště je mnohem menší než u běžných svíček. Alespoň ve studovaném rozsahu jejich změn. A to je také velké plus „drahocenných“ (jak materiálem, tak cenou) svíček! S opotřebováním jakýchkoli elektrod se mezera zvětšuje a v důsledku toho se výkon motoru zhoršuje. A zde jsou chyceny dvě mouchy jednou ranou: snižuje se jak rychlost tepelné eroze elektrod, tak závislost parametrů motoru na velikosti mezery! A funguje i samočisticí faktor výše zmíněných elektrod. Je tedy docela možné, že se deklarované obrovské zdroje „tenkých“ svíček potvrdí. Co když přidáme samočištění?

O VÝHODÁCH RECIPROCITY

Kdo by tedy měl ručit za velikost jiskřiště – výrobce motoru nebo výrobce zapalovacích svíček? Náš názor je, že iniciativa by měla přijít od „výrobce svíčky“, ale všechny zapalovací svíčky by měl doporučit výrobce motoru. Jak se říká, počítáme s reciprocitou!

A nakonec: domníváme se, že je stále nutné před montáží zkontrolovat jiskřiště, alespoň vizuálně! Především se to týká „levných“ vzorků, jejichž původ není vždy jasný. Stává se, že defekt proklouzne, občas někdo omylem upustí svíčku nebo narazí na boční elektrodu a ohne se. A tolerance vůle u produktů některých společností je téměř 0,15 mm – hodně! Než tedy popadnete klíč na zapalovací svíčky, podívejte se na zapalovací svíčku.

GEOMETRIE JISKRISTI A VÝKON MOTORU

Intenzita vznícení směsi vzduch-palivo ovlivňuje startovací charakteristiku, výkon a spotřebu paliva (ZR, 2005, č. 10; ZR, 2006, č. 1). Čím větší je mezera, tím větší je napětí, při kterém dojde k průrazu – a tím vyšší je výkon jiskrového výboje. Důležité je pouze to, aby průrazné napětí nepřekročilo sekundární napětí v obvodu zapalování a za nejobtížnějších provozních podmínek (při nízkých teplotách, při startování s vybitou baterií atd.).

Průrazné napětí závisí na velikosti a geometrii jiskřiště. A kromě toho záleží na tlaku a teplotě ve válci, složení směsi vzduch-palivo, teplotě elektrod a tvaru spalovací komory. A podmínky se mění nejen motor od motoru, ale také pro stejný motor pro různé provozní režimy.

Od mezery až po velikost elektrod. U běžných zapalovacích svíček s elektrodami vyrobenými z chromniklové slitiny je centrální elektroda dosti tlustá – asi 2,5 mm. Méně nefunguje – tepelná eroze skvěle „požírá“ tenčí elektrody a snižuje tak životnost zapalovacích svíček. Sportovci si již dlouho všimli: změnou geometrie mezery (a tím snížením zóny tvorby jisker) můžete dosáhnout zvýšení výkonu. K tomu byla centrální elektroda naostřena na kužel a okraj boční elektrody byl naostřen. To přirozeně výrazně snížilo životnost svíček. Dnes je tento princip implementován na nové úrovni – použitím žáruvzdorných kovů (platina, yttrium, iridium). Tento kov je připájen k elektrodě, aby byla chráněna před tepelnou erozí. To umožnilo prudce zmenšit průměr centrální elektrody. Denso se stalo rekordmanem použitím centrální elektrody o průměru 0,4 mm! (Mimochodem, deklarovaný zdroj je pětkrát delší než u konvenčních zapalovacích svíček: asi 100 tisíc kilometrů.)

Efekt je jasný – jak se zmenšuje zóna jiskření, zvyšuje se síla elektrického pole v mezeře. A to samozřejmě mění požadavky na velikost jiskřiště. To znamená, že výběr optimální mezery je ovlivněn jak charakteristikou motoru, tak konstrukcí konkrétní zapalovací svíčky.

Přihlaste se k odběru „Za volantem“.