Изучаю обширную тему искрового зажигания автомобиля. Первая часть была посвящена коронному разряду на свечах (коричневый ободок) www.drive2.ru/l/514831202494973082/

Продолжая изучение дошел до вопроса сопротивления высоковольтных проводов и свечей зажигания и в частности вариант доработки – установка «проводов нулевого сопротивления».

Согласно мурзилке на мой автомобиль (взято отсюда elantra-club.ru/manuals/xd/html/7_8.htm) штатные высоковольтные провода на мою машину должны иметь сопротивление:

По факту провода, которые стояли на машине

Имеют сопротивление

Купленные на замену провода NGK RC-HD1206

Запчасти на фото: RCHD1206

Имеют сопротивление

По поводу проводов «нулевого сопротивления» во множестве мест пишут, что это очень полезно. Основной плюс, который приводят – то что искра становится более мощной и от этого двигатель во всех режимах работает лучше.

Начинаю разбираться. Эквивалентная схема высоковольтной части системы зажигания (для одной свечи) выглядит так

Осциллограмма напряжения на свече в режиме холостого хода (для примера) выглядит так

Из всего процесса искрового разряда в первую очередь рассмотрю наиболее энергонасыщенный участок «D». В связи с особенностью искрового разряда напряжение на этом участке практически постоянное. Значит всеми реактивными элементами в схеме можно пренебречь (они работают на переменном токе, на постоянном – не работают)

Тогда схема для участка «D» будет выглядеть так

Для понимания влияния сопротивления проводов (до кучи еще и сопротивления, встроенного в свечу зажигания) сделаю энергетический расчет

Запчасти на фото: B6750

В варианте 1 использованы значения сопротивлений штатной системы зажигания: сопротивление катушки 12 кОм, сопротивление ВВ провода 9,5 кОм (для самого длинного провода), сопротивление свечи 5,5 кОм. Во втором варианте принято за НОЛЬ сопротивление свечи. В третьем варианте принято за НОЛЬ сопротивление ВВ провода. В четвертом варианте принято за НОЛЬ сопротивление и свечи и ВВ провода.

Из расчета видно, что при уменьшении сопротивления цепи возрастает мощность искры – в варианте 4 мощность искры в 2,25 раза выше чем в варианте 1. В варианте 2 и 3 мощность искры тоже увеличено по сравнению с вариантом 1. Это же ОЧЕНЬ ХОРОШО, правильно?

Правильно, но не совсем. Следует оценить, чем же пришлось заплатить за увеличенную мощность искры. Из того же расчета видно, что при уменьшении сопротивления цепи уменьшается длительность горения искры — в те же 2,25 раза что и рост мощности. В результате энергия искры не изменилась. А энергия, которая в штатном варианте выделялась на сопротивлении ВВ провода и свечи теперь выделяется на сопротивлении катушки зажигания. Значит катушка зажигания будет греться сильнее.

Наверное, с повышенным нагревом катушки можно смириться, ну греется катушка, ну и ладно…

В большинстве источников пишут, что сопротивление в проводах и свечах делают для подавления электромагнитных помех и только для этого. Правомерно ли это – не знаю, да и нечем мне проверить уровень помех. А вот на что еще влияет сопротивление в высоковольтной части системы зажигания?

Реальные процессы в двигателе как бы сказать… немного сложнее чем связка двух величин – мощность искры / мощность двигателя

Кстати, а для чего нужна высокая мощность искры?

Процесс поджига и сгорания топливной смеси в разных режимах работы двигателя выдвигает разные требования к искровому зажиганию

В режиме пуска двигателя наибольшее значение имеет именно мощность искры, причем мощность емкостной фазы – зона С на осциллограмме

В мощностных же режимах работы двигателя и на переходных режимах работы наибольшее значение имеет наибольшая длительность горения искры и выделяемая в этой фазе тепловая энергия. Связано это с тем что необходимо не только поджечь смесь, но и обеспечить ее быстрое и наиболее полное сгорание топлива.

А быстрое сгорание – это за какое время?

Идеальный вариант – топливная смесь полностью сгорает за время пока поршень находится вблизи ВМТ, например 20% от полного времени движения поршня от ВМТ к НМТ. Тогда наилучшая длительность горения составит

Запчасти на фото: 30004000, 50006000

Уже на средних оборотах двигателя горения д.б. весьма быстрым – 2 мсек на 3 тыс. оборотов в минуту. А уж на повышенных оборотах время для наилучшего сгорания топливного заряда времени совсем мало – 1 мсек на 6 тыс. оборотов в минуту. К большому сожалению, добиться такой скорости сгорания в современных двигателях не удается, топливо горит практически всю длительность рабочего хода и даже после того как открылись выпускные клапана. А это снижает топливную эффективность и мощность двигателя (по сравнению с теоретическим максимумом).

Чтобы топливный заряд сгорал полнее желательно чтобы искра горела по возможности дольше. Тогда газы в камере сгорания при движении, в том числе через искровой промежуток свечи будут поджигаться эффективнее и сгорание станет более полным.

Отчасти именно поэтому штатные ВВ провода делают с сопротивлением. Величину сопротивления ВВ проводов и свечей зажигания подбирают такой чтобы обеспечить баланс между устойчивым запуском двигателя (необходима мощность искры) и наиболее эффективной работой двигателя в мощностных и переходных режимах (необходима энергия искры)

Кстати, а кто-нибудь обращал внимание что в исправном состоянии старый карбюраторный двигатель с контактной системой зажигания заводится быстрее чем современный инжекторный? Даже термин есть такой «завелся с пол-оборота» (имеется ввиду пол-оборота коленвала). Особенно это заметно в мороз, когда каждый оборот коленвала тяжело дается аккумулятору и стартеру.

Это легко объяснимо – для контактной системы зажигания достаточно чтобы ближайший кулачок в трамблере разомкнул контакт и искра полетит в нужный цилиндр. Для безтрамблерных же систем зажигания чтобы искра полетела в нужный цилиндр необходимо чтобы блок управления двигателя разобрался в каком положении находится коленвал и распредвал (или распредвалы). А для этого необходимо чтобы коленвал провернулся до датчика положения (максимально 1 оборот) и распредвал провернулся до датчика положения (максимально 2 оборота)

И в завершение еще немного текста

На что еще кроме уверенности запуска, мощности и экономичности влияет сопротивление ВВ проводов и свечей зажигания?

Рассмотрю такой параметр как ресурс свечи зажигания. Руководства по эксплуатации автомобилей для обычных никелевых свечей в среднем рекомендуют менять свечи каждые 30 тыс. км. На форумах во множестве встречаются записи начиная от «свечи сдохли через 10 тыс. км» и до «проехал на свечах 50 тыс. км и все нормально». Почему же такой разброс?

Что такое износ свечи, как он выглядит и от чего зависит?

Вот свеча с пробегом 1 тыс. км

А вот свеча с пробегом 60 тыс. км (за это время дважды был подогнут боковой электрод чтобы компенсировать увеличившийся зазор)

Из этих фото видно, что износ свечи проявляется в обгорании электродов и увеличении зазора между электродами. При этом у электродов в первую очередь обгорают острые кромки – электроды скругляются.

Износ электродов свечи в первую очередь определяется искровой эрозией, т.е. зависит от количества искр, сформированных свечой. Если задаться средними значениями: интервал замены свечей 30 тыс. км. и средняя скорость движения 60 км/час, то получится что пробегу 30 тыс. км. соответствует наработка двигателя 500 часов, что подтверждается средними данными из открытых источников. Если задаться что средние обороты двигателя составляют 2,5 тыс. в минуту, то получится что за 500 часов (30 тыс. минут) двигатель сделает 75 млн. оборотов. В таких средних условиях для систем с индивидуальными катушками свеча будет искрить 37,5 млн. раз, для систем DIS (одна катушка на две свечи) – 75 млн. раз. Если в ходе эксплуатации реальные условия отличаются от средних, то ресурс может как увеличиваться, так и уменьшаться.

Кроме электрической эрозии на износ свечи влияет химическая коррозия электродов, которая зависит от химического состава (а точнее от агрессивности химических соединений) газов в среде которых находится свеча, т.е. в конечном итоге от количества и состава веществ которые сгорают в цилиндре. Так повышенный расход масла на угар (если он есть) снижает ресурс свечей – электроды выгорают быстрее. Да и состав бензина может отличаться кардинально.

Кстати, автомобильный бензин – это не очень то легко воспламеняемая жидкость. Для проверки достаточно заправить бензиновую зажигалку автомобильным бензином. В таких условиях, например, зажигалки Zippo которые славятся как раз надежностью поджига начинают загораться не с первого раза.

Третий из важнейших параметров, которые влияют на ресурс свечей – величина токов которые проходят через них при разрядах. Чем больше ток, тем больше износ. И тут опять хочется вернуться к приведенному выше расчету

Запчасти на фото: B6750

При уменьшении сопротивления ВВ проводов и свечей ток через свечу увеличивается в 2 с лишним раза, а значит в первом приближении ресурс свечи уменьшится примерно в те же 2 раза.

Тут нужно оговориться что миллиамперные токи которые протекают через свечу в индуктивной фазе разряда (зона D на осциллограмме) не жгут электроды, искровая эрозия электродов в первую очередь вызвана бросками токов в десяток ампер при пробое искрового зазора в емкостной фазе разряда (зона С на осциллограмме).

Таким образом, использование проводов нулевого сопротивления улучшает условия искрообразования в режиме пуска двигателя, ухудшает тепловой режим работы катушки зажигания, в общем случае ухудшает полноту сгорания топлива и уменьшает ресурс свечей зажигания

Для себя я выбрал провода NGK RC-HD1206 и пока что очень доволен как на них работает двигатель. Морозов под 40 градусов у нас можно сказать не бывает, а если случится, то я наверное никуда не поеду. А вот тяговитость и экономичность двигателя, а так же ресурс работы для меня имеют определяющее значение

В следующей части про систему зажигания планирую написать про выбор типа свечей и "тонкости" их замены

Удачи нам всем!