Dwie świece zapłonowe na cylinder w silnikach spalinowych stosowano już na początku ubiegłego wieku. Koncepcję te rozwijano przez całe stulecie. W maszynach wyścigowych miało to podnosić moc, a w samolotach – zwiększać niezawodność. W ostatnich latach, gdy priorytetem stała się jak najniższa emisja szkodliwych związków zawartych w spalinach oraz niskie zużycie paliwa, wiele firm powraca do dawnego rozwiązania interpretując je w nieco inny sposób.
Ryszard Romanowski
Zaprojektowanie silnika wewnętrznego spalania, w którym proces spalania przebiega optymalnie wymaga jednoczesnego dopracowania wielu elementów. Uzyskanie wymaganych parametrów uzależnione jest od konstrukcji układu dolotowego, wydechowego, rozrządu, kształtu komory spalania, stopnia sprężania itp.
Szczególnym wyzwaniem bywa konfiguracja tej samej konstrukcji silnika do szerokiej gamy zastosowań. Z jednej strony – do pojazdów, które mają być ekonomiczne i pokonywać bezawaryjnie tysiące kilometrów z umiarkowanymi prędkościami. Z drugiej – do maszyn przeznaczonych do wygrywania rajdów i wyścigów. Zwykle uzyskiwano to poprzez modyfikację głowicy, polegającą na zmianie kształtu komory spalania, dobraniu odpowiednich faz rozrządu, elementów dolotu i układu wydechowego. Zmiana kształtu komory spalania wymagała zwykle wielu kompromisów.
Silnik Rolls Royce Phantom, lata 30-te
W uzyskaniu idealnego półkulistego kształtu przeszkadzały chociażby gniazda zaworowe. Zwiększanie stopnia sprężania było celowe również do pewnej, zależnej od konstrukcji silnika, granicy. Po jej przekroczeniu, maksymalnemu ciśnieniu odpowiadał stosunkowo mały przyrost ciśnienia indykowanego, a co za tym idzie – przyrost mocy. Mimo że teoretycznie zmniejszenie komory sprężania powinno zmniejszyć odległość, jaką musi przebyć czoło płomienia od świecy zapłonowej do wszystkich zakamarków komory spalania, nie zawsze powoduje to wzrost osiągów. Niewielka komora spalania również może zwiększyć zawirowanie mieszanki oraz sprzyjać lepszej wymianie ładunku. Szybsze i skuteczniejsze pozbycie się spalin po suwie pracy sprzyja również napełnieniu i ogranicza przekazywanie przez spaliny ciepła nowemu ładunkowi mieszanki paliwowo-powietrznej. Wzrost ciśnienia powoduje za to znaczny wzrost obciążeń układu korbowego silnika, co wpływa na jego trwałość. Biorąc to wszystko pod uwagę, ustalając maksymalny możliwy stopień sprężania i modyfikując kształt komory spalania można pomyśleć o zastosowaniu drugiej świecy zapłonowej, może zwiększyć zawirowanie mieszanki oraz sprzyjać lepszej wymianie ładunku. Szybsze i skuteczniejsze pozbycie się spalin po suwie pracy sprzyja również napełnieniu i ogranicza przekazywanie przez spaliny ciepła nowemu ładunkowi mieszanki paliwowo-powietrznej. Wzrost ciśnienia powoduje za to znaczny wzrost obciążeń układu korbowego silnika, co wpływa na jego trwałość. Biorąc to wszystko pod uwagę, ustalając maksymalny możliwy stopień sprężania i modyfikując kształt komory spalania można pomyśleć o zastosowaniu drugiej świecy zapłonowej, co powinno jeszcze bardziej skrócić przesuwanie się frontu płomienia. Rozważania te są oczywiście przybliżeniem problemu z czasów silników gaźnikowych, kiedy to należało brać pod uwagę wady tego rodzaju zasilania, których eliminacja nie była możliwa.
cały artykuł dostępny jest w wydaniu 6 (129) czerwiec 2018
