Chyba większość śledzących kanały motoryzacyjne w serwisie YouTube widziała test strumieniowych świec zapłonowych a raczej "wyrok" na tym "wynalazku". Zdaję sobie sprawę, że forum jest bardziej poświęcone elektronice ale z racji, że chodzi o świece zapłonowe zasilane prądem elektrycznym to chyba mi to wybaczycie. 
Rozwój mechaniki pamięta różne dziwne rozwiązania, które mniej lub bardziej się sprawdzały. Po obejrzeniu materiału wideo poświęconego świecom strumieniowym jedyne co mogę stwierdzić, że był nierzetelny i z góry zamierzony. Wyniki testu mnie nie zdziwiły gdyż były przeprowadzone w warunkach innych aniżeli zalecał ich sprzedawca.
Większość uważa, że świeca niema większego znaczenia i jej zadanie to jedynie zapłon mieszanki za pośrednictwem iskry elektrycznej. Oczywiście o ile mowa o zwykłych niewysilonych silnikach to jak najbardziej mają oni rację. Sytuacja się zmienia diametralnie gdy zamiast zwykłego "odprężonego" silnika mowa o silnikach wyczynowych. Takie silniki mają współczynnik sprężania na poziomie 12:1 lub 13:1 gdy dla zwykłego silnika w aucie jest to ok. 10:1 (proszę nie mylić stopnia sprężania z kompresją).
Wraz ze wzrostem współczynnika stopnia sprężania w silniku spalinowym rośnie też jego moc i sprawność ale również zaczynają się problemy z zapłonem mieszanki paliwowo-powietrznej oraz rośnie ryzyko powstawania spalania stukowego (spalania detonacyjne), które jest bardzo szkodliwe dla silnika. Mimo tych ograniczeń w ostatnich latach Mazda wypuściła silnik benzynowy "SKYACTIV-X" który ma stopień sprężania: 16.3:1. Budowa takiego silnika wymagała zwiększenia liczy czujników nadzorujących jego pracę jak chociażby czujniki ciśnienia sprężania w cylindrach oraz przebudowy układu zapłonowego. W tym silniku także zastosowano komorę wstępnego zapłonu umieszczoną w denku tłoka (rozwiązanie przypomina komorę wirową w silnikach diesla).
Problemy z kontrolowanym zapłonem mieszanki w silnikach wysilonych jest znany branży motoryzacyjnej. Większość zapewne kojarzy rozwiązanie Twin Spark z samochodów marki Alfa Romeo. Jest to zapłon realizowany za pośrednictwem 2 świec na 1 cylinder, który można spotkać w wielu silnikach np. V12 Ferarri, V8 HEMI, silnikach samolotów a także motocyklach np. Ducati Multistrada. Pozwala to poprawić warunki zapłonu mieszanki w niewielkim stopniu także podnosząc moc silnika.
Wróćmy do tematu przewodniego czyli świec strumieniowych. Taka świeca różni się jedynie tym od tradycyjnej świecy zapłonowej, że ma komorę wstępnego zapłonu mieszanki z które wychodzą otwory do zapłonu reszty mieszanki w cylindrze a dokładnie we właściwej komorze spalania. Większość zapewne wie ale pokrótce przypomnę świece strumieniowe wg. sprzedawcy miały obniżyć spalanie, zwiększyć moc oraz ograniczyć ryzyko spalania stukowego pod warunkiem przystosowania map sterujących pracą silnika.
Czy jest to możliwe?
Zapewne tego tematu bym nie poruszył na forum gdyby nie fakt, że przypadkiem trafiłem na patent FCA Italy S.p.A. dotyczący podobnego rozwiązania tyle tylko, że z wykorzystaniem 2 świec zapłonowych. Podobnie jak w przypadku świecy strumieniowej jest komora wstępnego zapłonu z otworami kierunkującymi zapłon reszty mieszanki w cylindrze. To rozwianie pozwala uniknąć spalania stukowego w silniku o zwiększonym stopniu sprężania oraz zmniejszyć zużycie paliwa w sposób bezpieczny dla silnika. Możliwe jest zubożenie mieszanki, które podnosi moc silnika oraz zwiększa temperaturę spalania. W tym rozwiązaniu 2 świeca zapłonowa ma jedynie ustabilizować proces spalania przy niskim obciążeniu silnika. Premiera supersamochodu marki Maserati z silnikiem wyposażonym w tą technologię jest planowana dopiero na maj tego roku.
Samo rozwiązanie nie jest innowacyjne gdyż coś podobnego znajdziemy w silniku Ferrari F1 z tą różnicą, że tam zarówno wtryskiwacz jak i sam świeca jest umieszczona w komorze wstępnego spalania. W tym rozwiązaniu jest wtrysk bezpośredni do komory wstępnej oraz jest tylko jedna świeca zapłonowa. Patent na to rozwiązanie należy do Mahle Powertrain LLC a jego budowa została przedstawiona poniżej.
Przechodząc do podsumowanie to na wstępie zaznaczam, że absolutnie nie miałem na celu reklamować świec strumieniowych a podszedłem do zagadnienia czysto naukowo. Jak widać rozwiązanie jest znane w silnikach wysilonych więc przypuszczam, że realnie działa. Pytanie tylko w jak dużym stopniu pozwala poprawić osiągi silnika? Gdybym zajmował się tuningiem lub budową silników wyczynowych zapewne bym rozwiązanie przetestował. Downsizing w motoryzacji może sprawić, że podobne rozwiązania w przyszłości trafią do zwykłych aut. Z tego co wiem to Honda jest czymś podobnym zainteresowana. Moim zdaniem test świec strumieniowych byłby bardziej rzetelny gdyby przeprowadzić go na starszej konstrukcji silnika z gaźnikiem; osobiście sugerował bym silnik motocyklowy z wyższym stopniem sprężania. Być może kiedyś sam to sprawdzę wykonując komorę zapłonu wstępnego nakręcaną na świece zapłonową. Takie rozwiązanie także jest dostępne w sprzedaży: Pulse-Jet Ignition
Aktualizacja
Drążąc temat nie wierzyłem, że czegoś podobnego nie wymyślono wcześniej w motoryzacji i się nie myliłem.
Podobną komorę wstępnego zapłonu znajdziemy w silniku benzynowym z roku 1974 tj. Honda Civic CVCC (trzy zawory na cylinder).
Silnik podobnie pozwalał zubożyć mieszankę, dodatkową zaletą zubożenia mieszanki jest wzrost czystości spalin (redukcja tlenków azotu).
Ochrona środowiska silnie "motywuje" motoryzację w ostatnich latach do budowy coraz mniej emisyjnych silników. Właśnie z tego powodu kilka marek zainteresowało się tym starym rozwiązaniem z komorą wstępną w tym sama Honda.
Jakie jest wasze zdanie o świecach strumieniowych oraz czy spotkaliście podobne rozwiązanie we współczesnych silnikach?
Źródła:
https://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=US239193347&tab=NATIONALBIBLIO
https://patents.google.com/patent/US20120103302A1/en
https://arstechnica.com/cars/2016/05/turbulent-times-for-formula-1-engines-result-in-unprecedented-efficiency-gains/
https://moparinsiders.com/fca-italy-patents-twin-spark-plug-engine-with-combustion-pre-chamber/
https://www.enginelabs.com/news/f1-tech-what-is-turbulent-jet-ignition/
https://m.interia.pl/magazynauto/news,nId,2400128
https://automobilownia.pl/dziedzictwo-inzynierii-cvcc/
https://asia.nikkei.com/Business/Automobiles/Mazda-set-to-receive-superstrong-pistons-for-new-engine
Rozwój mechaniki pamięta różne dziwne rozwiązania, które mniej lub bardziej się sprawdzały. Po obejrzeniu materiału wideo poświęconego świecom strumieniowym jedyne co mogę stwierdzić, że był nierzetelny i z góry zamierzony. Wyniki testu mnie nie zdziwiły gdyż były przeprowadzone w warunkach innych aniżeli zalecał ich sprzedawca.
Większość uważa, że świeca niema większego znaczenia i jej zadanie to jedynie zapłon mieszanki za pośrednictwem iskry elektrycznej. Oczywiście o ile mowa o zwykłych niewysilonych silnikach to jak najbardziej mają oni rację. Sytuacja się zmienia diametralnie gdy zamiast zwykłego "odprężonego" silnika mowa o silnikach wyczynowych. Takie silniki mają współczynnik sprężania na poziomie 12:1 lub 13:1 gdy dla zwykłego silnika w aucie jest to ok. 10:1 (proszę nie mylić stopnia sprężania z kompresją).
Wraz ze wzrostem współczynnika stopnia sprężania w silniku spalinowym rośnie też jego moc i sprawność ale również zaczynają się problemy z zapłonem mieszanki paliwowo-powietrznej oraz rośnie ryzyko powstawania spalania stukowego (spalania detonacyjne), które jest bardzo szkodliwe dla silnika. Mimo tych ograniczeń w ostatnich latach Mazda wypuściła silnik benzynowy "SKYACTIV-X" który ma stopień sprężania: 16.3:1. Budowa takiego silnika wymagała zwiększenia liczy czujników nadzorujących jego pracę jak chociażby czujniki ciśnienia sprężania w cylindrach oraz przebudowy układu zapłonowego. W tym silniku także zastosowano komorę wstępnego zapłonu umieszczoną w denku tłoka (rozwiązanie przypomina komorę wirową w silnikach diesla).
Problemy z kontrolowanym zapłonem mieszanki w silnikach wysilonych jest znany branży motoryzacyjnej. Większość zapewne kojarzy rozwiązanie Twin Spark z samochodów marki Alfa Romeo. Jest to zapłon realizowany za pośrednictwem 2 świec na 1 cylinder, który można spotkać w wielu silnikach np. V12 Ferarri, V8 HEMI, silnikach samolotów a także motocyklach np. Ducati Multistrada. Pozwala to poprawić warunki zapłonu mieszanki w niewielkim stopniu także podnosząc moc silnika.
Wróćmy do tematu przewodniego czyli świec strumieniowych. Taka świeca różni się jedynie tym od tradycyjnej świecy zapłonowej, że ma komorę wstępnego zapłonu mieszanki z które wychodzą otwory do zapłonu reszty mieszanki w cylindrze a dokładnie we właściwej komorze spalania. Większość zapewne wie ale pokrótce przypomnę świece strumieniowe wg. sprzedawcy miały obniżyć spalanie, zwiększyć moc oraz ograniczyć ryzyko spalania stukowego pod warunkiem przystosowania map sterujących pracą silnika.
Czy jest to możliwe?
Zapewne tego tematu bym nie poruszył na forum gdyby nie fakt, że przypadkiem trafiłem na patent FCA Italy S.p.A. dotyczący podobnego rozwiązania tyle tylko, że z wykorzystaniem 2 świec zapłonowych. Podobnie jak w przypadku świecy strumieniowej jest komora wstępnego zapłonu z otworami kierunkującymi zapłon reszty mieszanki w cylindrze. To rozwianie pozwala uniknąć spalania stukowego w silniku o zwiększonym stopniu sprężania oraz zmniejszyć zużycie paliwa w sposób bezpieczny dla silnika. Możliwe jest zubożenie mieszanki, które podnosi moc silnika oraz zwiększa temperaturę spalania. W tym rozwiązaniu 2 świeca zapłonowa ma jedynie ustabilizować proces spalania przy niskim obciążeniu silnika. Premiera supersamochodu marki Maserati z silnikiem wyposażonym w tą technologię jest planowana dopiero na maj tego roku.
Samo rozwiązanie nie jest innowacyjne gdyż coś podobnego znajdziemy w silniku Ferrari F1 z tą różnicą, że tam zarówno wtryskiwacz jak i sam świeca jest umieszczona w komorze wstępnego spalania. W tym rozwiązaniu jest wtrysk bezpośredni do komory wstępnej oraz jest tylko jedna świeca zapłonowa. Patent na to rozwiązanie należy do Mahle Powertrain LLC a jego budowa została przedstawiona poniżej.
Przechodząc do podsumowanie to na wstępie zaznaczam, że absolutnie nie miałem na celu reklamować świec strumieniowych a podszedłem do zagadnienia czysto naukowo. Jak widać rozwiązanie jest znane w silnikach wysilonych więc przypuszczam, że realnie działa. Pytanie tylko w jak dużym stopniu pozwala poprawić osiągi silnika? Gdybym zajmował się tuningiem lub budową silników wyczynowych zapewne bym rozwiązanie przetestował. Downsizing w motoryzacji może sprawić, że podobne rozwiązania w przyszłości trafią do zwykłych aut. Z tego co wiem to Honda jest czymś podobnym zainteresowana. Moim zdaniem test świec strumieniowych byłby bardziej rzetelny gdyby przeprowadzić go na starszej konstrukcji silnika z gaźnikiem; osobiście sugerował bym silnik motocyklowy z wyższym stopniem sprężania. Być może kiedyś sam to sprawdzę wykonując komorę zapłonu wstępnego nakręcaną na świece zapłonową. Takie rozwiązanie także jest dostępne w sprzedaży: Pulse-Jet Ignition
Aktualizacja
Drążąc temat nie wierzyłem, że czegoś podobnego nie wymyślono wcześniej w motoryzacji i się nie myliłem.
Podobną komorę wstępnego zapłonu znajdziemy w silniku benzynowym z roku 1974 tj. Honda Civic CVCC (trzy zawory na cylinder).
Silnik podobnie pozwalał zubożyć mieszankę, dodatkową zaletą zubożenia mieszanki jest wzrost czystości spalin (redukcja tlenków azotu).
Ochrona środowiska silnie "motywuje" motoryzację w ostatnich latach do budowy coraz mniej emisyjnych silników. Właśnie z tego powodu kilka marek zainteresowało się tym starym rozwiązaniem z komorą wstępną w tym sama Honda.
Jakie jest wasze zdanie o świecach strumieniowych oraz czy spotkaliście podobne rozwiązanie we współczesnych silnikach?
Źródła:
https://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=US239193347&tab=NATIONALBIBLIO
https://patents.google.com/patent/US20120103302A1/en
https://arstechnica.com/cars/2016/05/turbulent-times-for-formula-1-engines-result-in-unprecedented-efficiency-gains/
https://moparinsiders.com/fca-italy-patents-twin-spark-plug-engine-with-combustion-pre-chamber/
https://www.enginelabs.com/news/f1-tech-what-is-turbulent-jet-ignition/
https://m.interia.pl/magazynauto/news,nId,2400128
https://automobilownia.pl/dziedzictwo-inzynierii-cvcc/
https://asia.nikkei.com/Business/Automobiles/Mazda-set-to-receive-superstrong-pistons-for-new-engine
Cool? Ranking DIY
