Плазменные короны, управляемое сгорание, ионизация... Звучит, как что-то из фантастического боевика, но на самом деле речь идет не о фантастике, а о самом последнем изобретении, которое обещает снизить расход топлива и вытеснить привычные свечи зажигания, так как в свое время они вытеснили магнето.

Устройство, которое вы видите на картинке, является новейшей технологией в области зажигания и, по мнению его создателей из компании Federal-Mogul, вскоре возьмет на себя работу, которую выполняют привычные нам свечи. Оно получило название ACIS, что расшифровывается как Advanced Corona Ignition System — "Продвинутая система коронарного зажигания". Наиболее важным в этой технологии является сокращение расхода топлива не менее чем на на 10%. Более того, если разработка Federal-Mogul получит распространение, то у нее есть потенциал, который даст конструкторам двигателей возможность сделать их еще более совершенными.

Как это работает

В случае с использованием обычных свечей зажигания воспламенение смеси происходит точечно — горение распространяется от искры, газы расширяются, ускоряя движение поршня вниз. Главное отличие работы ACIS в том, что вместо точечной искры происходит воспламенение, большее по площади, - в виде короны.

Это ионизирует и возбуждает топливную смесь в камере сгорания, что инициирует более быстрое и эффективное воспламенение на более обширной площади.

Обычная свеча и ACIS. Фото: Autocar

Использование в качестве источника чрезвычайно горячей плазмы означает, что ACIS способна зажечь значительно менее воспламеняемую смесь, подобную тем, что используются в более экономичных двигателях, работающих на обедненной смеси и использующих систему рециркуляции выхлопных газов.

Быстро и ярко

Корона существует недолго, но ее интенсивность чрезвычайно высока - "обычная искра длится в течение двух или трех миллисекунд," говорит Кристофер Миксел, директор подразделения "Трансмиссии и силовые установки" компании Federal-Mogul, "корона же существует примерно 100-200 микросекунд". Но, в отличии от точечной искры, диаметр короны может достигать 30 или 40 мм. Тем самым по всей камере инициируется быстрое, обширное и равномерное сгорание смеси. По словам Миксела, это не только позволяет уже сейчас говорить об экономии топлива, но и дает возможность предположить, что на основе этой технологии могут быть разработаны новые конфигурации более эффективных камер сгорания.

Диаметр короны может достигать 30 или 40 мм. Фото: Autocar

Запуск "тощий"

Но даже при существующих конструкциях ДВС, выгоды очевидны. При использовании ACIS воздушно-топливная смесь сгорает быстрее, поэтому энергия расширяющихся газов используется полнее в цикле работы двигателя. Это также означает, что двигатель сможет работать на более бедной смеси и быть экономичнее.

... И запуск чистый

Рециркуляция отработавших газов (EGR), при которой для снижения выбросов оксидов азота часть отработавших газов возвращается и поступает в воздушно-топливную смесь, – один из любимых трюков разработчиков современных моторов. Рециркуляция отработавших газов замедляет скорость сгорания смеси и помогает поглощать любые несгоревшие углеводороды, которые остаются в выхлопных газах. Использование EGR также снижает потребность в богатой струе топлива для достижения четкого ответа на открытие дроссельной заслонки.

Тем не менее, системы рециркуляции отработавших газов могут затруднять воспламенение смеси. И вот эта проблема успешно преодолевается ACIS. Двигатель с ACIS может работать с более высоким объемом рециркуляции отработавших газов, что делает его чистым и более эффективным.

Детонация

ACIS может также уменьшить вероятность возникновения детонации, которая происходит, когда воздушно-топливная смесь воспламеняется в результате давления, подобно тому как это происходит в дизельном двигателе. Результатом детонации может стать повреждение шатунно-поршневой группы. Но ACIS сжигает смесь быстрее и на большей площади в более "управляемом" режиме, что устраняет шанс детонации.

Сжатие

Все перечисленное также означает, что двигатели, оборудованные ACIS, могут работать с более высокой степенью сжатия. Ее увеличение - давно известный путь повышения эффективности ДВС, но именно проблема детонации до сего дня мешала наращиванию этого показателя.

По мнению Кристофера Миксела, степень сжатия в двигателе с ACIS может достигать показателя 14:01 в атмосферном двигателе или 12:01 в ДВС с турбонаддувом. При этом "свечи" ACIS будут иметь более длительный срок службы по причине отсутствия коррозии электродов.

Что дальше?

В настоящее время ACIS находится на стадии исследований и разработок. В "Федерал Могул" заявляют, что работы ведутся в партнерстве с несколькими автопроизводителями (Mazda, однако, в их число не входит, даже при том, что ее новый бензиновый двигатель SkyActiv уже работает со степенью сжатия 14:01.)

Система специально разработана таким образом, что блок ACIS можно ввинтить в стандартную резьбу свечи зажигания, так что система может быть использована на уже существующих двигателях. И хотя это не является частью замысла Federal-Mogul, есть некоторая вероятность появления ACIS на вторичном рынке.