Сапфировая свеча

/НОУ-ХАУ

САПФИРОВАЯ СВЕЧА

ТЕКСТ / Ю. ЛИНГАРТ, д. т. н., профессор (Чехия)

Способов улучшить работу свечи зажигания предложено немало. Но одна из самых важных проблем до сих пор окончательно не решена. Речь о тепловом режиме работы свечи. Идеальная свеча должна мгновенно раскаляться в момент появления искры и мгновенно остывать в ожидании следующего электрического импульса. При этом она балансирует между сохранением тепла для самоочищения от нагара и его отводом во избежание калильного зажигания.

Автору удалось впервые предложить свечу, способную "саморегулировать" тепловой поток, отводимый из зоны зажигания. Изюминка предложения - в сапфировом наконечнике (см. рис.)

Сапфир - материал, внутри которого перенос теплового потока на 90% осуществляется излучением (обычно это теплопередача). При этом абсолютная величина переносимого теплового потока в десятки и даже сотни раз превышает порог, свойственный традиционным материалам с хорошей теплопередачей - серебру, меди и др. Сапфировый наконечник свечи работает как светопровод, точнее - как теплопровод, в котором величина отводимого теплового потока пропорциональна "кубу температуры" - Тз, обычно же теплопередача пропорциональна первой степени - Т. Кроме того, излучение безынерционное, а потому величина отводимого им теплового потока при необходимости возрастает мгновенно. Именно в этом и состоит одно из главных преимуществ свечи зажигания с сапфировым наконечником, называемое саморегуляцией теплового режима.

Как работает саморегуляция? При низких температурах тепловое излучение наиболее интенсивно в инфракрасной области спектра, где сапфир почти непрозрачен. Поэтому теплота отводится обычным путем - за счет теплопроводности внутреннего электрода. С ростом температуры максимум интенсивности излучения смещается в коротковолновую область спектра, где и проявляются преимущества сапфира. Выходит, чем выше температура, тем больше тепла отводится сапфировым наконечником. В результате свеча никогда не достигает температур, провоцирующих возникновение калильного зажигания.

Добавим, что механические и электрические свойства монокристаллического сапфира на один-два порядка превышают аналогичные свойства корундовой керамики, используемой в настоящее время для изготовления изоляторов свечей зажигания. Кроме того, сапфир имеет необычайно низкие адгезионные свойства по отношению к продуктам сгорания, что обеспечивает прекрасное самоочищение свечи, а его нулевая пористость (как-никак это монокристалл!) позволяет свече оставаться чистой при любых режимах работы двигателя.

Помимо перечисленных достоинств, монокристаллический сапфир сулит еще одно: свеча может стать миниатюрной! Уже сегодня реально говорить о переходе к резьбе М10 и даже М8, что особенно актуально для современных многоклапанных двигателей. Что касается цены, то современные методы промышленного выращивания монокристаллов сапфира позволяют говорить о себестоимости производства наконечников в несколько долларов за штуку - это дешевле, чем применять платину или иридий.

Сапфировый монокристаллический наконечник свечи зажигания.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Linhart Ju. Решение о выдаче Евразийского патента, заявка № 200000361/26 от 26.04.2000.

2. Linhart Ju. PCT International Application, IPC/7/HO T 13/46, 26/03/2001.

3. Антонов П. И. и др. Получение профилированных монокристаллов и изделий способом Степанова. "Наука", 1981.