Свечи зажигания, или Газовые зажигалки

В КОМАНДЕ – ЗАМЕНА

Менять свечи, конечно же, надо. Хотя бы потому, что все наши предыдущие публикации (ЗР, 2005, № 10; 2007, № 8; 2008, № 9) неизменно вылавливали разницу в поведении бензиновых моторов после замены любого из «зажигательных» элементов  – от  свечей до проводов. А тут – смена топлива: газ и горит иначе, и смесь беднее. Скорость сгорания меньше, температуры выше – но сгорает чище, следовательно, отложений меньше. А ведь это как раз те параметры, которые влияют на выбор как минимум калильного числа свечей! Так можно ли там использовать обычные свечи, как для бензинового мотора? И есть ли вообще в природе специальные, «газовые»?

ОЧЕНЬ СЛОЖНЫЙ ВОПРОС

Именно так отвечает Интернет на первые попытки отыскать в нем свечи для одинаково эффективного воспламенения газа и бензина. Однако пятерых участников все же определили. Германию представляет комплект платиновых свечей Bosch Platinum WR7DP, Чехию – Brisk LPG LR15YS Silver. Честь Японии в конкурсе будут защищать два комплекта разных фирм – иридиевые NGK LPG LaserLine № 2 и Denso IW20. От  братьев-славян выступает украинский Plazmоfor Super GAZ. Критерий отбора беспроигрышный: все эти комплекты рекомендуют для использования на газовых двигателях сами фирмы-производители на своих сайтах. А в качестве «нулевого меридиана» для отсчета возьмем заведомо хорошие свечи BERU 14R-7DU из Франции, которые, однако, ориентированы только на бензин и не снабжены четкой рекомендацией к  использованию на «голубом» топливе.

СВЕЧИ ЗАЖИГАНИЯ ДЛЯ ГАЗА И БЕНЗИНА: СОРЕВНОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА

Испытания мы подогнали под принцип двухтопливности – газ/бензин. Сначала прогнали нашу обычную программу, обкатанную в предыдущих свечных экспертизах, на  двигателе ВАЗ-21083 в обычном, бензиновом варианте. А затем повторили ее на том же двигателе, предварительно оснастив его итальянской газовой аппаратурой. Принцип обычный: в одних и тех же режимах – от минимальных оборотов холостого хода до больших нагрузок – с каждым комплектом свечей замеряли мощность, расход топлива, токсичность. Кроме того, измеряли температуру отработавших газов: главная страшилка противников газа – перегрев мотора!

Все замеры проводили дважды – при нормальном напряжении питания бортовой сети и при пониженном (9 В). Тем самым моделировались как аварийная ситуация (генератор помер, а ехать надо), так и сильная изношенность свечей, когда интенсивность искрообразования резко понижена.

ГАЗАНУЛИ…

Даже на бензине разница между свечами есть, и заметная. Причем по сравнению с классическими одноэлектродками экзотика с электродами из металлов группы платиновых (к ним относится и иридий) выигрывает по всем статьям. Лидерами, как и ожидалось, стали «японцы». Мощности добавили мотору немного – до 2%, зато бензина сэкономили около 5%.

На газе преимущества этих свечей проявились еще ярче. Тут заметнее и прирост мощности – до 6%, и экономия топлива – аж до 7,5%. Но самое интересное произошло с токсичностью. Существенное улучшение качества сгорания, давшее снижение СО и СН, было компенсировано увеличением содержания оксидов азота NOх. Все ясно: интенсивность, а с ней и температура сгорания растут, вот выход этой дряни и увеличивается. И аварийный цикл лишь усугубил картину.

Почему? Потому, что скорость сгорания газового топлива значительно ниже, чем у бензина. А чем более вялое горение в цилиндрах, тем важнее интенсивность поджога газовоздушной смеси. Потому-то платиновые и иридиевые свечи с их тонкими электродами и большой интенсивностью разряда, им присущей, разгоняют фронт пламени в цилиндрах куда веселее, чем обычные.

КОГДА КРАСНЕЮТ ТРУБЫ

Вы видели, как раскаляется выпуск при хороших нагрузочных режимах? Ну так смотрите на рисунок. Нелегко приходится стендовому мотору! При работе на бензине подобная картина наблюдается при раскрутке выше 4800 об/мин, а вот на газе – уже с 4000 об/мин. Меньшая скорость сгорания заставляет смесь полыхать практически до  открытия выпускных клапанов. Температуры деталей двигателя растут, а вместе с ними и температуры свечей зажигания.

Наложение друг на друга температурных графиков для одного и того же комплекта свечей при работе на газе и на бензине показывает, что газовое топливо добавляет и без того горячей трубе до 60 градусов. А свечи к температуре очень чувствительны! Слишком малые градусы им противопоказаны: начинают зарастать отложениями – продуктами неполного сгорания топлива и масла. Высокие температуры выжигают эти отложения, но способны привести к калильному воспламенению топлива. Напоминаем: это когда горение начинается не от искры, а от контакта с горячей деталью. А самая горячая деталь в цилиндре – изолятор свечи.

Вот здесь-то в очередной раз проявляются преимущества свечей с тонкими иридиевыми электродами. Измерить их температуры трудновато – на сей случай придуманы расчетные методы моделирования. Так вот, температура центрального электрода иридиевой свечи с тонким электродом на 60–80 градусов ниже, чем для обычной свечи. Почему? Площадь нагрева тонкого электрода намного меньше, а теплопроводность иридиевого сплава значительно выше, чем у стали обычного электрода. Добавим, что термостойкость металлов платиновой группы также выше.

Внимательный читатель тут же скажет, что холодные свечи хуже очищаются. Это верно, но газ горит значительно «чище» бензина. К тому же холоднее становится только центральный электрод, а корпус и изолятор, то есть те места, где обычно нарастают отложения, своей температуры по сравнению с обычной свечой практически не снижают. 

А ЕСЛИ НЕ МЕНЯТЬ?

А что все-таки будет, если при переводе на газ оставить обычные свечи? Да ничего страшного! Об этом говорит сопоставление обычных свечей BERU и специально «заточенных» под газовое топливо украинских Plazmofor. Но ресурс обычной свечи на «голубом» топливе будет, очевидно, ниже. Впрочем, простая свечка заведомо дешевле иридиево-платиновой экзотики...

Наше резюме: для работы на газовом топливе лучше выбирать тонко-электродные свечи, рекомендованные производителем.