Świece zapłonowe

Złącze

Złącze wykonane jest w postaci nakrętki SAE lub gwintu 4 mm.

Wkłada się na nie przewód zapłonowy lub cewkę zapłonową prętową. W obydwu przypadkach należy doprowadzone wysokie napięcie przesłać na drugi koniec świecy zapłonowej.

Pierścień uszczelniający

Pierścień uszczelniający zapobiega przedostaniu się gazów spalania do świecy zapłonowej, także przy wysokich ciśnieniach spalania. Unika się w ten sposób utraty ciśnienia.

Ponadto odprowadza on ciepło do głowicy silnika i wyrównuje różnice rozszerzalności głowicy silnika i korpusu świecy.

Elektroda środkowa

Elektroda środkowa standardowej świecy zapłonowej wykonana jest zazwyczaj ze stopu niklu. Z końca tej elektrody iskra musi przeskoczyć do elektrody masy. Elektrody środkowe NGK posiadają rdzeń miedziany, który poprawia odprowadzanie ciepła.

Izolator

Izolator ceramiczny ma dwa zadania. Zasadniczo służy do izolacji, zapobiega przebiciu wysokiego napięcia do masy (= minus) pojazdu i odprowadza ciepło spalania do głowicy silnika.

Uszczelki wewnętrzne

Uszczelki wewnętrzne stwarzają gazoszczelne połączenie pomiędzy izolatorem i korpusem metalowym. Zalicza się do nich pierścień talkowy pomiędzy dwoma dalszymi pierścieniami uszczelniającymi, który rozpada się podczas produkcji świecy zapłonowej i dzięki temu zapewnia optymalne uszczelnienie.

Opornik przeciwzakłóceniowy

W celu zapewnienia kompatybilności elektro-magnetycznej (EMC) i bezawaryjnej pracy elektroniki pokładowej wewnątrz świecy zapłonowej znajduje się opornik przeciwzakłóceniowy w postaci stopionego szkła.

Bariery prądowe

Po stronie zewnętrznej izolatora faliste bariery prądowe zapobiegają odpływowi napięcia do masy pojazdu. Osiągają to wydłużając drogę powrotu i zwiększając oporność elektryczną. W rezultacie energia przepływa drogą o mniejszej oporności - przez elektrodę środkową.

Obudowa metalowa

Metalowy korpus odgrywa także ważną rolę podczas odprowadzania ciepła ze świecy zapłonowej. W świecach zapłonowych NGK gwint jest zawsze walcowany na zimno. Zaleta w porównaniu z gwintami nacinanymi polega na tym, że krawędzie nie są ostre i nie uszkadzają otworu gwintowego w głowicy cylindra.

Elektroda masy

Elektroda masy standardowej świecy zapłonowej wykonana jest ze stopu niklu. Podczas normalnej pracy stanowi ona przeciwbiegun dla elektrody środkowej.

Typy świec zapłonowych

Świece zapłonowe różnią się kształtem, średnicą, długością gwintu, ilością i kształtem elektrod, jak i materiałami użytymi do produkcji elektrod. W tym miejscu widzicie Państwo najczęściej stosowane typy świec zapłonowych.

Świece zapłonowe z wieloma elektrodami masy

Sposobem przedłużenia żywotności standardowej świecy zapłonowej jest wyposażenie jej w wiele elektrod masy. W takiej świecy iskra zapłonowa przeskakuje zawsze do innej elektrody masy. W ten sposób zużycie rozkłada się  nawet na cztery elektrody, przez co żywotność świecy wzrasta.

Irydowe świece zapłonowe

Irydowe świece zapłonowe produkcji NGK przedstawiają obecnie najwyższej jakości rozwiązanie technicznie. Wierzchołek środkowej elektrody tej świecy jest wykonany ze stopu irydu. Jest on przyspawany laserowo specjalną metodą.

Metal szlachetny iryd jest jednym z najtwardszych metali na świecie. Topi się dopiero w  temperaturze 2450°C i jest bardzo odporny na erozje iskrową. Zastosowanie irydu powoduje, że okres użytkowania takiej świecy jest przeciętnie dwukrotnie dłuższy w porównaniu ze świecą standardową. Poza tym zastosowanie metalu szlachetnego pozwala wykonać znacznie cieńszą elektrodę środkową, której średnica wynosi tylko 0,6 mm. Takie rozwiązanie znacznie zmniejsza zapotrzebowanie na napięcie zapłonu i poprawia rozchodzenie się frontu płomienia w komorze spalania.

Do tego dochodzi „efekt samooczyszczania”: niezależnie od aktualnej temperatury pracy w szczelinie pierścieniowej pomiędzy elektrodą środkową i izolatorem występują mikrowyładowania elektryczne. Usuwają one ewentualne cząstki sadzy.

Świece zapłonowe platynowe

W tych świecach płytka platynowa na elektrodzie środkowej zapewnia w długim okresie użytkowania stałą moc świecy, nawet w trudnych warunkach. 

Ze względu na cienką elektrodę środkową świeca ta potrzebuje niższego napięcia zapłonu, odciąża cewkę zapłonową i zapewnia optymalne spalanie aż do skrajnych obszarów komory spalania.

Świeca zapłonowa z nacięciem w kształcie V w elektrodzie środkowej

W elektrodzie środkowej tej świecy zapłonowej wykonane jest nacięcie typu V. Dzięki temu iskra przeskakuje tam, gdzie występuje najmniejszy opór - na zewnętrzną krawędź elektrody środkowej i tym samym bliżej zdolnej do zapłonu mieszaki.

Świece zapłonowe z dodatkową drogą iskrzenia

Te świece zapłonowe opracowano pod kątem silników i sposobów jazdy, które sprzyjają osadzaniu się nagaru. Świece zapłonowe z dodatkową drogą iskrzenia wyposażone są w korpus, który zbliżony jest do izolatora. Jeśli na stożku izolatora nagromadziła się sadza i następuje rozruch silnika, napięcie izolatora odpływa najpierw aż do wysokości przybliżonego korpusu.

Ponieważ przeskok do korpusu ma mniejszą oporność niż dalsze odprowadzenie przez izolator, następuje przeskok iskry do korpusu i zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej. Gdy świeca zapłonowa osiągnie temperaturę samooczyszczenia wynoszącą 450 °C, osady sadzy ulegają spaleniu i przeskok iskry powraca z elektrody środkowej na elektrodę masy.

Świece zapłonowe z iskrzeniem półślizgowym

W przypadku zakopcenia izolatora te świece zapłonowe zapewniają niezawodny rozruch zimnego silnika oraz czyszczenie izolatora, także poniżej temperatury samooczyszczania.

Świeca dysponuje przynajmniej dwiema elektrodami bocznymi (masy) ze skośną końcówką. Jeśli izolator jest czysty, przeskok iskry następuje z końcówki elektrody środkowej na górną końcówkę jednej z elektrod masy.

Jeśli izolator jest zakopcony, iskra odprowadzana jest najpierw przez końcówkę izolatora, aby przeskoczyć na dolnym końcu elektrody masy. Tutaj iskra musi przezwyciężyć mniejszy opór niż przy dalszym odprowadzaniu na izolatorze.

W tym przebiegu zapłonu następuje nie tylko zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej, lecz również oczyszczanie końcówki izolatora z cząstek sadzy przy każdym iskrzeniu. Po zakończeniu tego procesu następuje powrót do normalnego przeskoczenia iskry z elektrody środkowej.

Świece zapłonowe hybrydowe

Technikę hybrydową opracowano dla silników, które ze względów konstrukcyjnych mają skłonności do większego osadzania się sadzy. Łączy ona właściwości świec zapłonowych platynowych i świec z iskrzeniem półślizgowym. Posiada ona 'normalną' elektrodę masy oraz dwie małe, boczne elektrody masy.

Elektroda środkowa platynowa charakteryzuje się niskim zapotrzebowaniem na napięcie zapłonowe i zapewnia optymalne rozprzestrzenianie się płomienia. Dzięki odporności platyny na erozję iskrową odstęp elektrod pozostaje prawie niezmienny przez cały okres użytkowania świecy. W przypadku zakopcenia technika iskrzenia półślizgowego zapewnia optymalne uruchomienie zimnego silnika i usuwanie złogów sadzy także w temperaturach poniżej temperatury samooczyszczania.

Świece zapłonowe sportowe

Świece zapłonowe sportowe muszą wytrzymać wyjątkowo<br>duże obciążenia.

Obroty silników podczas wyścigów przekraczają często 15 000 obr./min. Temperatura, ciśnienie, drgania i przepływy w komorze spalania są tak ogromne, że standardowe elektrody masy mogą pęknąć lub stopić się.

Z tego powodu świece zapłonowe sportowe projektowane są na przykład z pierścieniową elektrodą masową. Iskra bardziej ślizga się z elektrody środkowej do elektrody masy zamiast przeskoczyć.

Świece zapłonowe LPG/CNG

Świece zapłonowe LPG Laser Line, to świece zapłonowe z dwóch metali szlachetnych, które zostały specjalnie opracowane do zastosowania w silnikach zasilanych gazem. Ich elektroda środkowa posiada wierzchołek z irydu, natomiast elektroda masy jest pokryta platyną. Mimo większych napięć zapłonu podczas spalania gazu oba metale szlachetne są bardzo odporne na erozję iskrową.

Dodatkowy rdzeń miedziany w elektrodzie masy sprzyja optymalnemu odprowadzaniu ciepła, a specjalna powłoka korpusu wykonana ze stopu niklu chroni przed korozją. 

Świece te uwzględniają również zwiększone zapotrzebowanie na napięcie zapłonowe podczas spalania gazu: dzięki środkowej elektrodzie o średnicy 0,6 mm wystarczy im mniejsze napięcie zapłonowe przez co odciążają cewki zapłonowe. W celu dalszego zmniejszenia zapotrzebowania na napięcie zapłonowe odstęp między elektrodami jest fabrycznie ustawiony na 0,8 mm.

Świece zapłonowe w akcji

Świece zapłonowe różnią się kształtem, średnicą, długością gwintu, ilością i kształtem elektrod jak i materiałami użytymi do produkcji elektrod.

W tym miejscu widzicie Państwo najważniejsze typy świec zapłonowych.

Świeca zapłonowa z nacięciem w kształcie V w elektrodzie środkowej

W elektrodzie środkowej tej świecy zapłonowej wykonane jest nacięcie typu V. Dzięki temu iskra przeskakuje tam, gdzie występuje najmniejszy opór: na krawędź zewnętrzną elektrody środkowej i tym samym bliżej zdolnej do zapłonu mieszaki.

Świece zapłonowe z dodatkową drogą iskrzenia

Te świece zapłonowe opracowano pod kątem silników i sposobów jazdy, które sprzyjają osadzaniu się nagaru. Świece zapłonowe z dodatkową drogą iskrzenia wyposażone są w korpus, który zbliżony jest do izolatora. Jeśli na stożku izolatora nagromadziła się sadza i następuje rozruch silnika, napięcie izolatora odpływa najpierw aż do wysokości przybliżonego korpusu.

Ponieważ przeskok do korpusu ma mniejszą oporność niż dalsze odprowadzenie przez izolator, następuje przeskok iskry do korpusu i zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej. Gdy świeca zapłonowa osiągnie temperaturę samooczyszczenia wynoszącą 450 °C, osady sadzy ulegają spaleniu i przeskok iskry powraca z elektrody środkowej na elektrodę masy.

Świece zapłonowe z iskrzeniem półślizgowym

W świecach z iskrzeniem półślizgowym w przypadku zakopcenia iskra uchodzi przez końcówkę izolatora.

Dzięki bardzo wysokiej temperaturze iskry sadza jest spalana, zachodzi efekt samooczyszczenia. Ta technologia poprawia przebieg rozruchu zimnego silnika.

Zastosowanie wielu elektrod masy (do 4 sztuk) zwiększa odporność na zużycie.

Objawy uszkodzeń świec zapłonowych

Wygląd normalny

Tak wygląda nieuszkodzona świeca zapłonowa. Biało-szare przebarwienie jest nieszkodliwe. Spowodowane jest przez dodatki do paliwa, które nie spaliły się całkowicie. Stan tej świecy zapewnia normalne, kontrolowane spalanie.

Osady

Tutaj widać świecę zapłonową z ciężkim osadem. Przyczyną może być na przykład zła jakość paliwa, duże zużycie oleju w silnikach mechanicznie weksploatowanych lub spalanie chłodziwa przy uszkodzonej uszczelce głowicy silnika, co sprzyja zapłonom żarzenia (osady dożarzają się).

Pęknięcie izolatora

Pęknięcie izolatora widoczne na tym rysunku może spowodować uszkodzenie silnika. Przyczyną pęknięć izolatora jest zazwyczaj niewłaściwy moment dokręcenia lub upadek świecy przed montażem na twarde podłoże (np. na podłogę w warsztacie).

Stopienie

W tej świecy zapłonowej elektroda środkowa stopiła się z elektrodą masową. Zdarza się tak wtedy, gdy świeca zapłonowa jest przegrzana. W tym przypadku nie można wykluczyć stopienia tłoka. Przyczyną może być błędny wybór świecy (niewłaściwa wartość cieplna) lub wadliwe działanie silnika (spalanie stukowe lub zapłon żarzenia).

Gromadzenie się nagaru z sadzy

Tutaj widoczna jest świeca zapłonowa z nagromadzonym nagarem z sadzy. Nagar gromadzi się wtedy, gdy świeca zapłonowa często pracuje poniżej temperatury samooczyszczania (450°C) - gdy np. jeździ się tylko na krótkich odcinkach lub wybrano niewłaściwą wartość cieplną (za zimną świecę).