Технологии DENSO в свечах зажигания

Статья содержит обзор технологий DENSO в свечах зажигания на основе материалов технических семинаров. Хотим выразить благодарность региональному представителю DENSO Сергею Ведуто за терпеливые ответы на многочисленные вопросы.

В начале статьи изложены физические процессы зажигания, эволюция свечей и базовые технологии. Следующий раздел содержит информацию по иридиевым свечам зажигания DENSO. В разделе резюме содержатся выводы и советы по выбору.

Физические процессы зажигания

Итак, как написано в любой статье по свечам зажигания, назначение свечи зажигания – воспламенение топливно-воздушной смеси в цилиндрах двигателя. Стремление повысить удельную мощность двигателя привело к тому, что смесь нужно не просто поджечь, а поджечь так, чтобы она сгорела быстрее.

Как ускорить горение смеси?  У всех производителей основной способ повышения эффективности свечей зажигания – уменьшение размеров электродов. 

Изображение слева иллюстрирует распространение фронта пламени в первые 4мкс при использовании свечей с разными диаметрами центрального электрода. Видно, что при использовании тонкого электрода пламя распространяется заметно быстрее.

Почему так происходит? Искра возникает в щели между двумя электродами и распространяется по ней. Часть энергии горения поглощается электродами. Чем меньше энергии уходит в электроды – тем больше уходит на поджиг смеси и тем быстрее расширяется облако.

Тонкие электроды имеют еще одно преимущество: чем тоньше электрод – тем ниже напряжение образования искры, тем меньше вероятность пропуска вспышки. Почему бы не сделать электроды тонкими как иглы? Каждая искра выбивает из электрода часть металла, и чем он тоньше – тем меньше ресурс свечи. Повышение эффективности и долговечности свечи - взаимоисключающие задачи. И кто добьется лучшего баланса - тот выиграл.

Электроды бюджетных свечей сделаны из никеля и редко когда были меньше 2,5мм в диаметре. Платиновые сплавы позволили довести размер центрального электрода до 1,1мм, что дало увеличение КПД на 2-3%. В 90-х годах на смену платине пришел иридий, и большинство производителей смогли уменьшить размер электрода до 0,7мм. На сегодня DENSO единственная в мире добилась уменьшения диаметра до 0,4мм.

Параллельно с поиском стойких сплавов конструкторы экспериментировали с формой электродов, позволяющей уменьшить теплопотери. На рынке можно встретить электроды с пропилами, дырками и т.д. Более 30 лет назад инженеры DENSO разработали боковой электрод с U-образной канавкой. Это решение позволило уменьшить теплопотери вспышки и, следовательно, ускорить распространение фронта пламени. U-образный паз в боковом электроде используется и по сей день в самых современных свечах зажигания DENSO.

Иридиевые свечи DENSO

Как было уже сказано, с началом использования иридиевых сплавов характерный размер центрального электрода уменьшился до 0,7мм, и только DENSO добилась диаметра 0,4мм. На данный момент DENSO выпускает 5 серий иридиевых свечей зажигания: OEM, Iridium Power, Iridium Tough, Iridium Racing, SIP.

ОЕМ-свечи DENSO это те самые свечи, которые мы видим в оригинальных упаковках многих автопроизводителей и которые устанавливаются на конвейерах. Диаметр электрода 0,7мм объясняется тем, что в настоящее время автопроизводители требуют, чтобы свечи служили весь гарантийный период (100ткм) даже в руках владельцев-экстремалов. 

Iridium Power – свечи зажигания с ультратонким центральным электродом 0,4мм и U-образным пазом на боковом электроде. Кроме того, конец электрода сточен, что дает дополнительную свободу распространению пламени. По утверждению сотрудников DENSO именно эта серия имеет на данный момент самую высокую эффективность после свечей SIP. Минусом этой свечи можно считать меньший заявляемый пробег. Но это весьма спорный минус. Об этом в конце раздела об иридиевых свечах.

Iridium Tough – свечи с ультратонким центральным электродом 0,4мм и платиновой напайкой на боковом электроде. Обеспечивают пробег, сопоставимый со свечами OEM (~100ткм) при более высокой эффективности. Рекомендуются для использования в автомобилях на газе.  

Iridium Racing – честно признаться, назначение этих свечей не понятно. С одной стороны, DENSO их позиционирует для использования в гоночных условиях. С другой стороны, в расширенном каталоге DENSO свечи серии Iridium Racing прописаны в качестве опции почти для каждой гражданской машины. Даже для таких, которые с понятием «гонки» вообще не совместимы. С этой дилеммой разберемся позже и допишем статью.

SIP(Super Ignition Plug) – венец творчества DENSO в области свечестроения. Самое очевидное решение - сделать встречную иглу на боковом электроде - оказалось технически сложно воплотить в производство. На данный момент эта серия свечей серийно выпускается уже несколько лет. Свечи начинающиеся на F имеют диаметр электрода 0.55мм и предназначены в первую очередь для конвейеров. Свечи VF... имеют диаметр центрального электрода 0,4мм и предназначены только для продажи в магазинах. Официальной информации DENSO об эффективности этой серии нет, но в качестве полуофициальной можно привести замеры регионального представителя DENSO на своем служебном автомобиле (Corolla 1.6л). В режиме трасса (то есть на высоких оборотах) экономия составила 0,9л/100км. Даже если отбросить половину на погрешности нелабораторных измерений, эффективность SIP свечей на высоких оборотах выше на 5%, чем у OEM-свечей. 

Iridium TT – серия иридиевых свечей зажигания DENSO, выпускаемая с 2015 года. В рамках этой серии выпускается 19 моделей свечей, покрывающих 95% мирового автопарка. Центральный электрод с иридиевой иглой 0,4мм на конце + платиновая встречная игла на боковом электроде обеспечивают самое эффективное зажигание. Заявленный пробег  120000км - свечи больше не расходный материал. На данный момент в мире не существует аналогов этой технологии. Если вы ищите иридиевые свечи для вашего автомобиля и не собираетесь его менять в ближайшие 120000км - рекомендуем выбрать именно свечи серии Iridium TT.

В заключении хочется ответить на несколько напрашивающихся вопросов.

Если все так красиво, то почему NGK – производитель номер 1, а DENSO всего лишь 2?

Действительно, согласно статистике, доля NGK на мировом рынке OEM-поставок составляет 28%, доля DENSO 26%. Если из всего объема выделить сегмент платиновых и иридиевых свечей, то картина несколько изменится. В сегменте платиновых свечей 33% DENSO, 27% NGK. В сегменте иридиевых 55% доля DENSO и 45% NGK. Ну и в SIP сегменте доля DENSO > 90%. (цифры за 2010 год).
DENSO – мировой лидер по производству современных высокоэффективных свечей зажигания.

Согласно каталогу для моей машины подходят 5 свечей зажигания. Что выбрать?

Думаю, в конечном итоге все определяется суммой денег, которую вы потратите при использовании того или иного типа свечи. Из чего складывается эта сумма: покупка свечей, стоимость замены, экономия бензина. Для примера сравним свечу K20PRU11 и все ее аналоги из разных серий. Цены взяты на октябрь 2016г. Поскольку у самых современных свечей DENSO заявленный пробег составляет 120 000км, а у самых  древних 10 000км, то затраты нужно пересчитывать на какой-то одинаковый пробег. Для свечей разумно взять 10 000км. Если заявленный пробег свечи 100 000км и стоит она 500р, то на 10 000км "расходуется" 10% ее стоимости, то есть 50р. Для расчета затрат на замену на СТО предположим, что услуги стоят 400р за комплект из 4-х свечей.

В приведенных расчетах я не стал учитывать экономию на топливе, поскольку расход топлива сильно зависит от модели автомобиля. DENSO заявляет экономию 3-5% при использовании иридиевых свечей вместо никелевых оговоркой,что это зависит от типа двигателя. Если предположить, что приблизительный расход 10л на 100км и посчитать экономию по минимуму 3%, то при использовании иридиевых свечей вместо никелевых экономия на пробеге 10 000км составит дополнительно 1000р!!!

Все это выглядит фантастически, но это так - цифры перед вами. Теперь вы знаете во сколько обходится использование дешевых свечей.

Следует обратить внимание, что в расчетах я заложил стоимость замены свечей на СТО 400р. Это соответствует действительности, если у вас свечи меняются легко. Если же у вас автомобиль Subaru или другой с труднодоступным двигателем, то затраты на замену сильно возрастают.

В дискуссиях на эту тему выбора свечей зажигания часто звучит аргумент "на нашем бензине свечи больше 20000км не выхаживают". Но позвольте, я живу в той же стране, что и вы - прошло то время, когда бензин убивал свечи, если не заправляться на сомнительных заправках. Один комплект Iridium Power в моей машине прошел 57ткм, сейчас езжу на втором (уже больше 50ткм). Положил в бардачек комплект Iridium TT для следующей замены. Мой выбор такой. 

P.S.

В завершение обзора хочу коснуться темы правильной установки свечей зажигания на место. На КАЖДОМ семинаре (и DENSO и NGK) сотрудники производителей по нескольку раз акцентируют внимание на теме правильной установки свечей. Дело в том, что в подавляющем большинстве случаев при установке свечи перетягивают. Даже на самых именитых СТО. Представитель DENSO говорит, что он за долгое время работы в компании видел чтоб правильно вкручивали свечу всего несколько раз. В остальных случаях свечи в той или иной мере перекручивают. Понять автомехаников можно: если вкручивать по инструкции, то возникает полной ощущение, что она там еле держится - возникает желание для надежности еще на полоборота докрутить, что они в большинстве случаев и делают. И при этом машины заводятся и уезжают... "Ну значит так и нежно делать для гарантии..." Но проблема в том, что при перекручивании свечи ее резьбовая часть слегка вытягивается у шестигранника (свеча не болт  - она сделана из гораздо более мягкого материала). Появляются микронные зазоры там, где их не должно быть, что приводит к ухудшению теплоотдачи центрального электрода и, следовательно, к его перегреву и более быстрому износу.
Итак, если у вас нет динамометрического ключа, то закручивать НОВУЮ свечу зажигания нужно так:

• Аккуратно опускаем свечу в свечной колодец, чтоб она не ударилась выступающим боковым электродом обо что-нибудь. Как правило, это делается с помощью магнитной головки.
• Закручиваем пальцами (без использования инструмента) до упора.
• Доворачиваем ключом на ПОЛОВИНУ оборота.