Budowa świecy zapłonowej: wszystkie kluczowe elementy, które w połączeniu gwarantują niezawodny zapłon

Firma NGK SPARK PLUG, od czasu wyprodukowania pierwszej świecy zapłonowej w 1936 roku, przeszła długą drogę, stając się wiodącym na świecie producentem elementów układów zapłonowych i czujników. Obecnie firma działa w branży motoryzacyjnej i w sektorze ceramiki technicznej, wytwarzając produkty, które niezmiennie cieszą się wysokim zadowoleniem i poważaniem wśród klientów. Mimo że firma wytwarza obecnie szeroką gamę zaawansowanych technologicznie produktów najwyższej jakości, to świeca zapłonowa wciąż pozostaje jej wyróżnikiem. Przyjrzyjmy się więc nieco bliżej temu małemu, ale potężnemu „inicjatorowi” zapłonu, odgrywającemu kluczową rolę w płynnej pracy każdego silnika benzynowego.

Niezmienne zasady projektowania

Przed wynalezieniem świecy zapłonowej, do inicjowania zapłonu w silniku benzynowym stosowano między innymi otwarty płomień i rurki żarowe. Systemy te były jednak zawodne i stanowiły podstawową przeszkodę na wczesnym etapie rozwoju motoryzacji. Świeca zapłonowa okazała się idealnym rozwiązaniem. Do tego stopnia, że pierwotna zasada projektowania świec, która została zastosowana przez NGK SPARK PLUG jeszcze w latach trzydziestych XX wieku, nie uległa zmianie do czasów obecnych.

Świece zapłonowe są niezbędne do działania każdego silnika spalinowego zasilanego benzyną. Inicjują one zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej w silniku, powodując jej spalenie i popychanie tłoków, ostatecznie dostarczając moc niezbędną do jazdy. Podobnie jak te stosowane w latach trzydziestych XX wieku, świece zapłonowe są nadal wkręcane i składają się zasadniczo z gwintu, metalowego korpusu, elektrod i izolatora ceramicznego. Na przestrzeni dziesięcioleci, samochody uległy znaczącym zmianom pod względem wyglądu, mocy i bezpieczeństwa. Innowacje w zakresie świec zapłonowych dotrzymały kroku tym zmianom, co oznacza, że obecnie produkowane świece są w stanie wytrzymać znacznie wyższe napięcia, ciśnienia i temperatury, a także są w stanie rozpraszać większa ilość ciepła.

NGK SPARK PLUG

Kluczowe cechy świecy zapłonowej

• Złącze: Złącze przyłączeniowe ma z reguły kształt „beczki” SAE, gwint 4 mm lub tzw. połączenie typu „cup design”. Do złącza podłącza się przewód zapłonowy wysokiego napięcia lub cewkę zapłonową. Dzięki temu połączeniu wysokie napięcie jest przenoszone na końcówkę świecy zapłonowej.

• Izolator ceramiczny: Większość stosowanych obecnie świec zapłonowych posiada izolator ceramiczny wykonany z tlenku glinu, lecz w przeszłości były do tego celu stosowane inne materiały ceramiczne, na przykład porcelana. Izolator z tlenku glinu ma wiele zalet – zapewnia odpowiednią przewodność cieplną i jest doskonałym dielektrykiem. Inne wyróżniające cechy to odporność na przegrzanie i zmiany temperatury, a także wysoka odporność mechaniczna. Materiał ten pomaga w zapobieganiu przegrzaniu świecy i odznacza się wyjątkową odpornością na szok termiczny i mechaniczne naprężenia.

• Rezystor: W celu zapewnienia kompatybilności elektromagnetycznej (EMC), a tym samym bezawaryjnego działania elektroniki pojazdu, wewnątrz świecy zapłonowej jest instalowany rezystor ceramiczny, tłumiący zakłócenia elektromagnetyczne. Rezystor jest wykonany ze stopionych związków węgla i szkła, tworząc trwały, wewnętrzny element świecy. Zapobiega on również występowaniu zakłóceń w urządzeniach elektronicznych znajdujących się poza pojazdem, np. domowych telewizorach czy radioodbiornikach. W przypadku większości pojazdów, do ich optymalnego działania jest wymagana świeca zapłonowa z rezystorem, ponieważ zakłócenia o częstotliwości radiowej (RFI) mogą spowodować przedwczesne uszkodzenie pewnych elementów układu elektrycznego w samochodzie. Stosowanie świec zapłonowych bez rezystorów w pojazdach, które ich wymagają, może powodować nierówną pracę silnika na biegu jałowym, nieprawidłowe spalanie mieszanki i przerwy w zapłonie. Ponieważ świece zapłonowe z rezystorem powodują zmniejszenie energii iskry, świece bez rezystora zapewniają silniejszą iskrę, dlatego są one najczęściej używane w samochodach wyścigowych.

• Elektroda środkowa: Elektroda środkowa może być wykonana z niklu, miedzi, chromu i metali szlachetnych, na przykład z irydu lub platyny. Elektroda jest połączona ze złączem zewnętrznym świecy za pomocą wewnętrznego miedzianego przewodu, który przenosi prąd o wysokim napięciu przez całą świecą do końcówki elektrody środkowej, gdzie w niewielkiej szczelinie pomiędzy elektrodą środkową a elektroda masową (boczną) powstaje iskra. Elektrody środkowe mogą różnić się rozmiarem i kształtem. Na przykład standardowe świeca są zwykle wyposażone w elektrodę środkową o średnicy 2,6 mm. Świece zapłonowe NGK SPARK PLUG z elektrodami wykonanymi z metali szlachetnych, takie jak „Laser Iridium” i „Iridium IX”, posiadają jednak elektrodę środkową o średnicy 0,6 mm wykonaną z irydu. W przypadku elektrody środkowej o mniejszej średnicy, do wytworzenia iskry w szczelinie pomiędzy elektrodami jest wymagane niższe napięcie. Takie rozwiązanie pomaga w eliminowaniu przerw zapłonu i zwiększą pewność odpalenia mieszanki paliwowo-powietrznej. Świece NGK SPARK PLUG posiadają specjalną konstrukcję, z rowkiem w kształcie litery V naciętym na elektrodzie wewnętrznej równolegle do elektrody masowej. Zwiększa to pewność zapłonu i zmniejsza tłumienie czoła płomienia.

• Elektroda masowa (boczna): W szczelinie między elektrodą środkową, a elektrodą masową, powstaje iskra, która inicjuje zapłon paliwa w komorze spalania silnika. Elektrody masowe mogą mieć różne kształty i rozmiary. Niektóre świece mogą posiadać dwie, trzy lub nawet cztery elektrody masowe (świece zapłonowe wieloelektrodowe). Nie generują one jednak więcej iskier niż świeca zapłonowa z jedną elektrodą masową. Zarówno w przypadku świec z jedną elektrodą, jak i wieloelektrodowych, między elektrodami jest generowana jednocześnie tylko jedna iskra. Standardowe świece zapłonowe mają zazwyczaj elektrodę masową wykonaną z niklu, podczas gdy świece typu premium posiadają elektrody wykonane z metali szlachetnych, na przykład z irydu lub platyny, są znacznie trwalsze niż elektrody w świecach standardowych.

• Podkładka uszczelniająca: Podkładka uszczelniająca zapobiega wyciekom spalin z silnika, do których mogłoby dochodzić ze względu na bardzo wysokie ciśnienie występujące w komorze spalania. Tak więc uszczelka ta zapobiega utracie ciśnienia w cylindrach. Jej dodatkową ważną funkcją jest zapewnienie lepszego odprowadzenia ciepła do głowicy silnika i wyrównywanie różnych współczynników rozszerzalności cieplnej materiału, z którego wykonano głowicę silnika oraz materiału korpusu świecy.

• Sześciokąt: Sześciokąt nacięty na korpusie świecy umożliwia nałożenia klucza nasadowego w celu jej luzowania lub dokręcania. Sześciokąt świecy może mieć różne rozmiary, w tym 13 mm, 14 mm, 16 mm, 18 mm, 19 mm, 21 mm, 22 mm, 24 mm, 25 mm i Bi-Hex 14,0 mm.

• Konstrukcja izolator: Żeberka umieszczone na izolatorze nad złączem świecy pomagają w zapobieganiu niekontrolowanemu przeskokowi iskry.

Jak wykazano, świeca zapłonowa, pomimo niewielkich rozmiarów, jest produktem wysoce zaawansowanym technologicznie, który składa się z wielu różnych, współpracujących ze sobą komponentów, zapewniając silnikowi benzynowemu idealną iskrę zapłonową. NGK SPARK PLUG kładzie duży nacisk na utrzymywanie niezmiennie wysokiego poziomu zadowolenia klientów i jest to jeden z trzech głównych celów firmy. Rzeczywiście, zadowolenie klientów rynku wtórnego jest szczególnie wysokie w przypadku produktów i usług NGK, o czym świadczy najnowszy wynik w rankingu Net Promoter Score firmy NPS, wynoszący 67, co stanowi wzrost o dwa punkty od ostatniej edycji. NPS mierzy chęć klientów do polecania firmy i NGK SPARK PLUG pod tym względem znacznie przekracza średnią wartość odniesienia wynoszącą 41.

Aby dowiedzieć się więcej o działaniu tego fascynującego urządzenia zapłonowego, zaloguj się na portalu e-learningowym NGK SPARK PLUG www.tekniwiki.com lub odwiedź stronę internetową www.ngkntk.com.

Artykuł sponsorowany NGK SPARK PLUG