Funkcje świecy zapłonowej w silniku spalinowym
W silniku benzynowym powietrze jest zasysane do cylindra, a paliwo dostarczane przez wtryskiwacz paliwa. W zależności od sposobu wtrysku paliwa mieszanka paliwowo-powietrzna powstaje jeszcze w kolektorze dolotowym lub już w cylindrze. Tak przygotowana mieszanka musi zostać spalona, aby wytworzyć odpowiednią ilość gazów, które poruszą tłoki. Elementem odpowiedzialnym za zapłon tej mieszanki jest świeca zapłonowa. Generuje ona iskrę, która zapala mieszankę paliwowo-powietrzną i tym samym umożliwia pracę silnika.
Budowa świecy zapłonowej – kluczowe elementy
Świeca zapłonowa składa się z kilku podstawowych elementów: elektrod (dodatniej i ujemnej) oraz izolatora ceramicznego. Elektroda ujemna jest połączona z cokołem, w którym osadzony jest izolator otaczający elektrodę dodatnią. Na cokole wykonany jest gwint, który umożliwia osadzenie świecy w gnieździe, a także łączy elektrycznie elektrodę ujemną z masą silnika. Elementy świecy zapłonowej różnią się między sobą szczegółami wykonania izolatora oraz elektrod, co ma duże znaczenie dla inicjacji płomienia podczas spalania oraz odprowadzania nadmiaru ciepła ze świecy.
Proces zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej
Środkowa elektroda (dodatnia) świecy zapłonowej składa się głównie ze stopu niklu. Z końca tej elektrody iskra przeskakuje na elektrodę ujemną połączoną z cokołem. Niektórzy producenci stosują stopy z dodatkami miedzi lub irydu, co wydłuża żywotność świecy dzięki podniesieniu odporności elektrod na erozję elektryczną i korozję chemiczną. Izolator, wykonany z ceramiki, ma dwa zadania: izolację elektryczną między elektrodami oraz odprowadzanie ciepła z elektrod. Ilość ciepła, która ma zostać odprowadzona przez izolator, jest specyficzna dla każdego silnika, w związku z czym przewodność termiczna izolatora ma ogromne znaczenie dla prawidłowej pracy silnika.
Różnice w budowie i funkcji świec zapłonowych
Ze względu na spalanie węglowodorów zawartych w paliwie, produktem spalania jest niewielka ilość sadzy, która osadza się na elektrodach świecy. Aby się jej pozbyć, konieczne jest utrzymywanie temperatury tej części świecy, która znajduje się w komorze spalania, powyżej 450°C. Wówczas następuje zjawisko samooczyszczenia świecy przez utlenianie węgla. Jednak zbyt wysoka temperatura świecy zapłonowej nie jest wskazana, ponieważ może powodować niekontrolowany zapłon mieszanki. Na izolatorze często spotyka się charakterystyczne rowki – bariery prądów pełzających, które zapobiegają upływowi napięcia zewnętrzną częścią świecy.
Problemy i konserwacja świec zapłonowych
Świece zapłonowe mogą powodować zakłócenia elektromagnetyczne, które wpływają na pracę elektroniki oraz są słyszalne np. w radiu. W celu zapewnienia kompatybilności elektromagnetycznej (EMC) wewnątrz świecy stosuje się szklany element izolujący tłumiący te zakłócenia. Złącze elektryczne świecy może być wykonane zgodnie z jednym z dwóch standardów – wtykowym (SAE) lub gwintowym (M4).
