Z archiwum ŚM: Układ Twin Spark – walka o milisekundy. Numer 4/1996

Przebieg procesu spala­nia mieszanki paliwowo-po­wietrznej dostarczanej przez układ zasilania jest uzależniony od bardzo wielu czyn­ników, począwszy od aktual­nego obciążenia silnika, przez prawidłową jego regu­lację i konstrukcję komory spalania, aż po jakość benzy­ny. Jedno wszakże pozostaje niezmienne w każdym przy­padku: iskra zapłonowa po­wstaje tuż przed osiągnię­ciem przez tłok górnego martwego punktu (GMP), rozpoczynając proces spala­nia. 

Płomień rozpoczyna swą wędrówkę od elektrod świe­cy i musi przebrnąć przez całą komorę spalania. Przy obrotach wału korbowego rzędu 5000 obr./min trwa to ok. 0,003 sekundy, w tym czasie wał obraca się o bli­sko 90°. Czasu na dokładne spalenie mieszanki nie ma zatem zbyt wiele, a właśnie od tego zależy sprawność jednostki napędowej, a w konsekwencji parame­try, które najbardziej intere­sują prowadzącego: moc, moment obrotowy i zużycie paliwa. Warto dodać, że przy niekorzystnym usytuowaniu świecy zapłonowej w komo­rze spalania (niecentralnie) i dużej średnicy cylindra, pło­mień zdąży ogarnąć zaled­wie 70% przestrzeni robo­czej. 

Problem rozwiązuje w pew­nym stopniu podwójny zapłon. Dwie świece umieszczone po przeciwnych stronach komory spalania zasadniczo skracają dystans, który musi pokonać zainicjowany iskrą płomień. Korzyści są wymierne, spalenie mieszanki zamyka się w 9- 12 stopniach obrotu wału głównego. Takie przyspiesze­nie procesu bardzo korzystnie wpływa na zużycie paliwa i skład spalin. Szczególnie wy­raźnie obniża się zawartość węglowodorów. Optymalizacja procesów w cylindrze prowadzi także do wzrostu mocy i momentu obrotowego średnio o 5% w całym zakresie obrotów. Przebieg spalania nad tłokiem sprawia największe problemy konstruktorom silników mo­tocyklowych o dużych średni­cach cylindrów i niecentralnie umieszczonej świecy zapłono­wej. Można jednak krzyknąć w tym miejscu : „Montujmy ją tylko centralnie!”. Zgoda, ale gdzie ma się podziać pojedynczy wałek rozrządu osadzony w głowi­cy?  W tym momencie podwój­ny zapłon stanowi idealne wręcz rozwiązanie.

Sytuacja wydaje się znacznie prostsza w jednostkach napędowych o dwóch wałkach rozrządu w głowicy, tutaj miejsca dla centralnie osadzonej świecy można znaleźć aż nadto. Tak się jednak składa, że w większości przypadków domeną takich silników są wysokie obroty. Dużą szybkobieżność zapewnia nadkwadratowy stosunek średnicy cylindra do skoku tłoka. W konsekwencji dochodzi do sytuacji, w której czterocylindrowce mają cy­lindry o średnicach 80-90 mm, a to już stanowi poważ­ny problem nawet dla cen­tralnie umieszczonej świecy zapłonowej. 

Pozornie wydawać by się mogło, że system Twin Spark nie wymaga olbrzy­mich nakładów finansowych. Wystarczy wywiercić i na­gwintować odpowiedni otwór, wkręcić drugą świecę, wyko­nać rozgałęzienie przewodu wysokiego napięcia i w dro­gę… Nic bardziej mylnego – co prawda prace mechaniczne są stosunkowo łatwe do wykona­nia, ale nie zapominajmy o prawidłowych parametrach samej iskry na elektrodach świecy. Po pierwsze, niezbędna jest dodatkowa cewka zapło­nowa na każdy z cylindrów, po drugie, trzeba dopasować do nowych warunków pracy elek­troniczny element sterujący, a to wymaga już skomplikowa­nych prac badawczych. 

Układy zapłonowe podlegają jak wi­dać ciągłej ewolucji. Przeszły one bardzo długą drogę, od wypalających się, mechanicz­nych przerywaczy, przez sty­kowe systemy elektroniczne, aż po cyfrowe układy z mapą zapłonów. Teraz jeszcze po­dwojono liczbę świec zapłono­wych w cylindrze. Nawiązując do rozrządu, przychodzi na myśl pewne. porównanie. Na początku wystarczyły dwa zawory w cylindrze, potem były trzy, cztery i wreszcie pięć. Strach pomyśleć, co się stanie, jeśli inżynierowie-elektrotechni­cy pozazdroszczą kolegom od mechaniki…