Świece i LPG

Stosowanie w budowie świec specjalnych materiałów na elektrody, które charakteryzują się mniejszą erozją iskrową jest kolejną metodą na zwiększenie ich trwałości. Różnego rodzaju dodatki mają na celu ułatwienie jonizacji mieszanki pomiędzy elektrodami co pozytywnie wpływa na obniżenie napięcia przebicia, przy którym powstaje iskra zapłonowa. W świecach dedykowanych do silników zasilanych LPG takie rozwiązania stosowane są dość powszechnie z uwagi na trudniejsze warunki panujące w tego typu jednostkach napędowych. Stosowane są metale szlachetne: srebro, platyna, złoto oraz ich stopy z innymi metalami (np. palladem). Bardzo dobrym materiałem na elektrodę środkową jest srebro z uwagi na znakomitą przewodność cieplną tego metalu i odporność erozyjną. Elektroda wykonana ze srebra jest cieńsza, co ma dodatkowe zalety w postaci cieńszego i dłuższego izolatora. Przy tej samej średnicy gwintu zwiększa się komora cieplna (przestrzeń pomiędzy izolatorem a zewnętrzną metalową częścią świecy) co powoduje, że świeca szybciej osiąga temperaturę samooczyszczania, a trwałość elektrody jest znacznie większa.

fot. BoschIzolatory świec zapłonowych Bosch w automacie do nanoszenia oznaczeń

Izolator

To, na co zwracamy uwagę patrząc na świecę zapłonową, to izolator. Widoczna jest tylko jego część zewnętrzna. Reszta znajduje się w korpusie świecy, a końcówka wraz z elektrodą środkową wystaje do komory spalania silnika. Warunki panujące w silniku powodują, że izolator jest wykonywany z materiałów ceramicznych (główny składnik- tlenek glinu), odpornych na obciążenia mechaniczne (zmiany ciśnienia) i termiczne przy zachowaniu własności izolacyjnych. Część zewnętrzna izolatora jest glazurowana, co zapobiega osadzaniu zanieczyszczeń, które mogą chłonąć wilgoć i powodować niekontrolowane wyładowania pomiędzy elektrodą środkową a korpusem. Dodatkowym zabezpieczeniem są rowki na izolatorze, wydłużające drogę upływu prądu. Część izolatora wystająca do komory spalania jest polerowana, co zmniejsza skłonność do osiadania nagaru.

fot. BoschW elektrodach świec Bosch Super Plus wykorzystuje się specjalny stop zawierający itr

Świece zapłonowe Bosch

Firma Bosch, twórca współczesnej świecy zapłonowej (Robert Bosch opatentował świecę na początku 1902 r.) produkuje ich rocznie ponad 350 mln. Są to świece dedykowane do różnych zastosowań, w tym także do silników przystosowanych do zasilania paliwami gazowymi.

Świece Bosch Super są najliczniej reprezentowaną grupą tego rodzaju produktów. Wykonany z miedzi rdzeń tych świec powoduje, że szybko osiągają one temperaturę pracy i zdolność samooczyszczania. Miedziany rdzeń jest chroniony stopem niklowo-chromowym przed korozją i elektroerozją, będącą następstwem przeskakiwania iskry pomiędzy elektrodami świec.

fot. BoschZaostrzona elektroda boczna w świecy Bosch Super Plus

Gama świec Bosch Super Plus charakteryzuje się wykorzystaniem w elektrodach specjalnego stopu itru. Charakterystyczny jest także kształt elektrody bocznej (masowej) w tych świecach. Zastosowano elektrodę z „zaostrzoną” końcówką, dzięki czemu nie jest wymagane szczególnie wysokie napięcie zapłonu. W gamie świec Bosch Super znajdują się odnajdziemy także wersje wykorzystujące stop niklowo-itrowy oraz platynowe elektrody.

Świece Bosch Super Plus szybko osiągają odpowiednią temperaturę pracy, charakteryzują się wysoką niezawodnością pracy w całym zakresie obciążeń silnika, w tym także w czasie rozruchu. Brak „wypadania zapłonów” sprzyja ochronie silnika i katalizatora.

fot. BoschBosch YR 6 LE 02 jest świecą stworzoną specjalnie do niewielkich silników wpisujących się w trend downsizingu (stosowana Volkswagenie up!). Dzięki zastąpieniu nakrętki złączem miseczkowym "cup"świeca ta ma o 9 mm dłuższy izolator w stosunku do rozwiązań standardowych. Dzięki temu generowane pomiedzy elektrodami napięcie może być podwyższone nawet do 31 tys. V

Platin-Iridium wykorzystują w swej budowie najdroższy metal szlachetny jakim jest platyna, która ma najniższy stopień przewodzenia ciepła i elektryczności, a także najmniejszą rozszerzalność cieplna spośród wszystkich metali szlachetnych. Charakteryzuje się wysoką odpornością na korozję, co powoduje, że świece Platin-Iridium wyróżnia wyjątkowa trwałość. Świece te mają miedziany rdzeń i platynowe elektrody. Firma Bosch poleca świece zapłonowe Platin-Iridium do silników zasilanych paliwami gazowymi.

Bosch Super 4 to świece zapłonowe, w których wykorzystano technologię iskry powietrzno-ślizgowej. Świece te mają 4 cienkie elektrody masowe oraz zaostrzoną i pokrytą warstwą srebra elektrodę środkową.

Do silników pracujących stale przy wyższych prędkościach obrotowych, gdzie wymaga się dużej niezawodności zapłonu i stuprocentowego bezpieczeństwa stosuje się świece zapłonowe Bosch Silver. Znajdują one zastosowanie w motocyklach i jachtach sportowych, a także skuterach śnieżnych.

Tendencje

Z uwagi na systematyczne powiększanie powierzchni zaworów, coraz mniej miejsca w komorach spalania pozostaje na zamontowanie świec zapłonowych. Dlatego obserwuje się trend do zmniejszania ich średnic. Trwają również prace badawcze nad innymi sposobami zapłonu mieszanki w silnikach, np. zapłon plazmowy, w którym zastąpiono świecę plazmą (całkowicie zjonizowany gaz), wytwarzaną w specjalnym generatorze. Dzięki temu możliwy staje się zapłon mieszanek ubogich, które pozwalają na ograniczenie zużycia paliwa i emisji szkodliwych gazów spalinowych.

Z kolei uczeni z uniwersytetu w Liverpoolu wymyślili zastąpienie tradycyjnej świecy promieniem lasera dla zmniejszenia zużycia paliwa i emisji spalin.

Podsumowanie

Jak widać, świeca zapłonowa nie jest bardzo skomplikowanym urządzeniem, jednak trzeba pamiętać, że warunki, w jakich pracuje, są ekstremalne. W czasie swego krótkiego życia, musi wytworzyć ponad 20 milionów iskier w cylindrze, w którym różnica ciśnień pomiędzy suwami wynosi nawet 50 barów oraz w temperaturze sięgającej 3 tysięcy stopni Celsjusza!