Zařízení zapalovací svíčky

U benzínových spalovacích motorů se zapalovací svíčky používají ke vznícení směsi vzduch-palivo. Mezi elektrodami zapalovacích svíček dochází při každém cyklu motoru k elektrickému výboji s napětím tisíc voltů a v určitých časech zapálí směs paliva a vzduchu uvnitř válce.

Poprvé byla v roce 1902 vědcem Robertem Bosch vyvinuta zapalovací svíčka, která byla poháněna vysokonapěťovým magnetem navrženým v dílně jeho rovnoměrné společnosti. Od této chvíle se zapalovací svíčky začaly široce používat v motorech s vnitřním spalováním a zařízení zapalovací svíčky se stále strukturálně nezměnilo, vyvíjely se pouze materiály, které se v něm používají.

Zapalovací svíčka v zásadě zahrnuje následující hlavní prvky: kovové pouzdro, izolátor a centrální vodič. Některé svíčky navíc obsahují zabudovaný odpor mezi centrální elektrodou a kontaktním terminálem. Základem každé zapalovací svíčky jsou v každém případě tři modifikované prvky.

Na vrcholu svíčky je kontaktní svorka, ke které jsou připojeny vysokonapěťové dráty zapalovacího systému nebo samostatná vysokonapěťová cívka. Vzory se mohou lišit, ale častěji je západkový kontakt připevněn k horní části svíčky nebo upevněn maticí. Výstup centrálního vodiče do kontaktního výstupu je obvykle univerzální: západkový kontakt je namontován na závitu a je-li to nutné, lze jej snadno vyšroubovat.

Izolátor svíček je obvykle vyroben z keramiky oxidu hlinitého, jejíž tepelná odolnost dosahuje 1000 ° C a napětí při rozpadu je alespoň 60 kV. Tepelné značení konkrétní svíčky určuje složení izolátoru a jeho rozměry. Nejdůležitější je horní část izolátoru, která je v přímém kontaktu s elektrodou, určuje, jak dobře bude tato svíčka fungovat.

Na okrajích izolátoru bylo provedeno prodloužení cesty současných žeber, což komplikovalo elektrické zhroucení na jeho povrchu. Toto řešení odpovídá prodloužení izolátoru. Myšlenka použití keramiky při konstrukci vysokonapěťové zapalovací svíčky patří německému inženýrovi Gottlobovi Honoldovi.

Základem těla svíčky je tzv. „Sukně“, která slouží k instalaci a upevnění svíčky na závit v hlavě válce a také k odvádění tepla jak z izolátoru, tak z elektrod. Sukně vede elektrický proud mezi postranní elektrodou svíčky a „hmotou“ elektrického systému vozidla. Nad pláštěm je instalováno těsnění, které chrání před průnikem hořlavých plynů ze spalovací komory ven.

Boční elektroda svíčky je vyrobena z oceli legované s manganem a niklem. Je přivařena k tělu svíčky odporovým svařováním. Tato elektroda je během provozu spalovacího motoru vždy velmi horká, což může vést k zážehu. Některé svíčky mají několik bočních elektrod.

Trvanlivost těchto elektrod může být dána, pokud jsou potaženy povlakem z ušlechtilých kovů, jako je platina - tímto způsobem se vyrábějí dražší svíčky, které mohou vydržet 100 000 kilometrů, což je někdy výhodné, protože u motorů ve tvaru V je výměna svíčky velmi časově náročný proces.

Samotné tělo svíčky může také hrát roli postranní elektrody, od roku 1999 se tyto svíčky objevují na trhu pod názvem zapalovací svíčky s plazmovou předkomorou. Jsou vybaveny speciální tepelně odolnou kulovou tryskou.

Jiskřiště pro takové svíčky je kruhové a elektrický výboj se zde pohybuje v kruhové dráze a v předkomoře dochází k primárnímu zapálení směsi vzduchu a plynu. Toto řešení zajišťuje samočištění elektrod, protože jsou neustále foukané, což zajišťuje prodloužení životnosti svíčky. Jak účinné svíčky v předkomorě jsou stále bodem.

Jádrem zapalovací svíčky je centrální elektroda. Je připojen ke kontaktnímu terminálu produktu skleněným tmelem s rezistorem. Tím se sníží rádiové rušení způsobené zapalovacím systémem. Centrální elektroda je vybavena špičkou ze slitin železo-nikl s přídavkem chrómu a mědi. Yttrium může být stříkáno, někdy je také nalezeno pájení platiny nebo elektroda může být rafinována a vyrobena výhradně z iridia.

Centrální elektroda zapalovací svíčky je v zásadě její nejteplejší část. Kromě toho musí zajistit odpovídající úroveň emise elektronů, aby na ní snadno, jako na katodě, vznikla jiskra.

Protože elektrické pole má maximální intenzitu na okrajích elektrody, vytváří se přesně mezi ostrou hranou centrální elektrody a hranou postranní elektrody jiskra, proto je v těchto místech pozorován největší účinek elektrické eroze.

Za starých časů bylo pro motoristy obvyklé vyjmout svíčky čas od času a vyčistit stopy eroze od elektrod. Nyní tomuto problému předcházejí slitiny používané v hrotech (platina, yttrium, iridium), které poskytují elektrodám prodlouženou životnost.

Vzdálenost mezi postranní elektrodou pouzdra a centrální elektrodou svíčky vytváří mezeru pro jiskru. Velikost mezery je kompromis mezi schopností prorazit mezeru ve směsi stlačeného vzduchu a benzínu a objemem plazmy, ke kterému dochází během rozpadu. Čím větší je mezera - čím větší je jiskra, tím vyšší je pravděpodobnost vznícení palivové směsi, tím nižší jsou požadavky na kvalitu paliva.

Příliš velká vůle však může vést k poškození na jezdci, na vodičích a na jiných částech vozu. Širší mezera je obtížnější pro jiskru prorazit a bude mít sklon prosakovat izolací.

Větší mezera vyžaduje více napětí pro normální jiskření. Zapalovací systém má však konstantní hodnotu napětí, ale mezeru na zapalovací svíčce lze v zásadě změnit. Kromě toho, čím ostřejší elektrody, tím snazší je prolomení vysokého napětí mezerou. Čím vyšší je tlak v palivové směsi, tím těžší je prorazit mezeru. Je zde také zapotřebí kompromis.

Vůle zapalovacích svíček není konstantní hodnota nastavená jednou. Musí být nastaven na konkrétní aktuální provozní režim motoru. Při přeměně automobilu na zkapalněný a stlačený plyn se jiskřiště zmenšuje v důsledku vyššího průrazného napětí než směs vzduchu a plynu.