Экспертиза. Форкамерные свечи: Факел или искра?
До сих пор нам откровенно не везло ни с «плазмой», ни с миниатюрными ракетными двигателями. В ЗР, 1998, № 12 мы испытывали свечи зажигания фирмы ПАКР Лтд., в ЗР, 2006, № 4 – изделия «Бугаец» и т.п. Объединяло эти изделия обилие красивой терминологии, кустарное исполнение и полная профнепригодность. Однако на сей раз перед нами симпатичные фирменные свечи из Днепропетровска. Проверим?
НАЧНЕМ С ТЕРМИНОЛОГИИ
Сразу хочется поспорить: ну при чем тут плазма? Слово красивое, спору нет, только чем процесс зажигания в подобных свечах принципиально отличается от протекающего в бошевских или уфимских? Жонглировать терминами можно бесконечно, но сопоставлять плазменно-форкамерные свечи с электроискровыми – то же самое, что сравнивать, скажем, «мерседесы» с автомобилями. Тот же разряд пробивает тот же искровой зазор. Так что и обычный «Бриск», и NGK – тоже, по сути, плазменные генераторы.
А как насчет форкамеры и объемного зажигания? С этим разберемся подробно. Нам помогут два двигателя – карбюраторный ВАЗ-21083 и впрысковый ВАЗ-2111, установленные на стендах. Ради объективности возьмем за базу для сравнения недорогие свечи Finwhale (считаем их штатными) и оценим эффект от использования двух других комплектов: традиционного, но дорогого NGK (без всяких форкамер и объемных взрывов) и собственно объекта исследования – свечей «Плазмофор-Супер» ПФ А17ДРМ. Последовательно установили каждый из трех комплектов на моторы, прогрели последние до фиксированных температур масла и тосола, замерили мощность, расход топлива, токсичность отработавших газов. Данные в таблицах – можно сравнивать.
ФАКЕЛ СВЕТА В ТЕМНОМ ЦАРСТВЕ
Сразу очевидно одно: нет ни провала, ни триумфа! Закройте рукой наименование свечей и попробуйте догадаться, какие показатели в таблицах относятся к плазменно-форкамерным, а какие – к обычным.
Конечно, мощность по сравнению с самыми дешевыми свечами Finwhale слегка подросла. Но и обычные NGK на обоих моторах выдали аналогичные цифры! Сравнение расходных характеристик различных комплектов особой радости не доставило: все различия – вблизи погрешности измерений, причем скорее в пользу NGK. А вот насчет токсичности «Плазмофор» смотрится получше: содержание в выхлопе и окислов азота NO x,и остаточных углеводородов CH с этими свечами упало сильнее.
И все же – где обещанная мощность? Возможно, ключ в забавной фразе на упаковке: «Рекомендуется эксплуатация с коррекцией угла опережения зажигания (до +/– 5 град.)». Что ж, попробуем. Логика подсказывает: хочешь добавить мощности – крути зажигание вперед.
ВПЕРЕД, К ПОБЕДЕ!
Такие эксперименты мы обычно проводим на карбюраторном моторе: там не приходится колдовать с программами и прошивками. Все получилось согласно классической теории ДВС. С увеличением УОЗ «Плазмофоры» по сравнению с базовым комплектом со старыми регулировками подняли мощность еще на 5%. Экономичность тоже улучшилась – примерно на 4%. Одна только беда: экологический эффект, который мы видели на базовых регулировках, вдруг испарился!
Кстати, проверка при тех же регулировках обычных NGK дала практически аналогичный результат. Справедливости ради отметим, что детонация при полном дросселе была выше, чем на «Плазмофорах».
Но вылезла проблема посерьезнее. Моторы обоих типов при работе с плазменно-форкамерными свечами весьма неустойчиво работают при малых углах открытия дроссельной заслонки. Колебания и броски нагрузки при фиксированном положении дросселя были весьма ощутимы: так обычно бывает при неравномерной работе цилиндров. Причем неприятности полностью исчезали, стоило заменить свечи обычными… Да и расход топлива в этих режимах на «плазме» выше, причем даже по сравнению со свечами базового комплекта. При повышении нагрузки мотор начинал работать ровно.
В чем причина? По нашему мнению, в плохой вентиляции форкамеры. К тому же при малом открытии дросселя очистка цилиндра в бензиновом моторе плохая и это усугубляет ситуацию.
СТОИТ ЛИ СВЯЗЫВАТЬСЯ?
Заботясь о чистоте терминологии, мы настаиваем: считать такой процесс форкамерным в классическом его понимании нельзя (см. «Наш комментарий»). Кстати, об этом же говорит совпадение качественной картины изменения поведения мотора на плазменно-форкамерных и на обычных свечах в последнем эксперименте. Никакого эффекта объемного воспламенения мы не увидели.
Наши советы? Если любите экспериментировать – вперед, хуже от «плазмы» не станет. Но сами мы предпочтем поставить что-нибудь из известного, классического, искрового в привычном смысле слова. И, как обычно, предлагаем относиться к любой рекламе с чувством юмора. Она на это и рассчитана.
ОБЕЩАНО ПРОИЗВОДИТЕЛЕМ. ЦИТИРУЕМ РЕКЛАМУ
Плазменно-форкамерные свечи объединяют преимущества плазменного и форкамерного зажигания. По мощности поджига они в десятки раз превосходят электроискровые свечи зажигания. Их электроды сконструированы в виде ракетного сопла с форкамерой. При подаче высоковольтного импульса в зазоре между электродами происходит пробой, образовавшийся плазменный сгусток выталкивается в камеру сгорания (использован принцип работы импульсного ускорителя плазмы)… Преимущества плазменно-форкамерных свечей: увеличение мощности двигателя за счет более полного сгорания топлива, повышение экономичности двигателя при сохранении мощности, улучшение динамических характеристик автомобиля, устойчивая работа на низкооктановом бензине… надежный пуск при пониженных температурах, повышенный ресурс работы… снижение токсичности выхлопных газов.
Плазменно-форкамерные свечи при сравнении с обычными не показали ни решающих преимуществ, ни заметных недостатков, отсутствие которых уже радует.
НАШ КОММЕНТАРИЙ. А ЕСТЬ ЛИ ФАКЕЛ?
В конце 70-х годов прошлого столетия в моду вошли форкамерно-факельные моторы. Знатоки вспомнят двигатель ЗМЗ-4022.10 для первых «волг» ГАЗ-3102. Сам принцип воспламенения топливовоздушной смеси факелом горящего топлива очень заманчив, так как позволяет резко повысить скорость сгорания и, следовательно, поднять мощность двигателя. Но самое важное – становится возможным сгорание очень бедной смеси, в которой обычный фронт пламени уже не распространяется. Это открывало путь к резкому снижению токсичности отработавших газов.
От двигателей – к свечам. Что требуется для форкамерного процесса? Во-первых, разделить камеру сгорания на две – форкамеру и расширительную. В нашем случае это присутствует. Но для создания факела, способного на объемный поджиг смеси, нужно накопить в форкамере достаточный запас внутренней энергии (а проще – топлива), способной дать импульс потоку газа. В ДВС объем форкамеры составляет 10…25% от объема камеры сжатия. Это десятки кубиков. А камера в корпусе свечи? Там и одной десятой кубика не наберется. Откуда взяться энергии?!
Во-вторых, классическая форкамера имеет дополнительный клапан для вентиляции, чтобы очищаться от отработавших газов. А в свече этого нет, разве что три просверленные дырки. При этом заряд сильно нагревается, его плотность падает, а мизерная масса уменьшается еще сильнее. Опять-таки – откуда взяться энергии?
И в-третьих, в форкамерном двигателе смесь расслаивали, то есть обогащали в форкамере, улучшая воспламеняемость, и обедняли в цилиндре. Ничего подобного при замене обычных свечей плазменными, естественно, не выполнить.