W jednym z poprzednich artykułów opisaliśmy ogólnie świece zapłonowe i ich działanie. Nawet czytelnicy mniej kompetentni w dziedzinie silników spalinowych wiedzą, że ta niewielka i pozornie nieistotna część ma znaczący wpływ na jakość spalania zachodzącego w silniku, a tym samym na dostarczaną moc.

Nic więc dziwnego, że konstruktorzy starają się odpowiednio wykorzystać wszystkie właściwości świecy zapłonowej, opracowując rozwiązania, które tylko z pozoru wydają się mało sensowne. Dotyczy to również indeksowania świec zapłonowych, opisanego w poniższym artykule.

Poprzedni artykuł na temat świec zapłonowych

Historia świecy zapłonowej

Choć może się to wydawać dziwne, skonstruowanie świecy zapłonowej poprzedziło pojawienie się samochodu osobowego. Podobnie jak w przypadku najważniejszych wynalazków, chronologia narodzin pomysłu jest skomplikowana.

Francuz Étienne Lenoir jest powszechnie uznawany za wynalazcę świecy zapłonowej, ponieważ po raz pierwszy zastosował ją w tłokowym silniku spalinowym w 1860 roku. Zgodnie z naszą obecną wiedzą, fizyk z Princeton Edmond Berger wynalazł świece zapłonowe już w 1839 roku, ale nie opatentował swojego pomysłu.

Prawdziwy wyścig miał miejsce pod koniec XIX wieku, kiedy to Nikola Tesla, Richard Simms i Robert Bosch złożyli wnioski patentowe na świecę zapłonową w tym samym roku (1898). Prawdziwe, funkcjonalne urządzenie zostało ostatecznie opracowane w 1902 roku przez Gottloba Harolda, który był inżynierem firmy Bosch.

Budowa, działanie świec zapłonowych

Można powiedzieć, że wielkość świecy zapłonowej tkwi w jej prostocie. Zazwyczaj składa się ona z trzech głównych części: obudowy, izolatora i przewodu centralnego. Oprócz zapłonu pełni ona również funkcję uszczelniającą, gdyż przechodzi przez ścianę komory spalania.

Świece zapłonowe określane są przez cztery główne parametry: rozmiar, gwint, typ uszczelnienia i przerwę iskrową. W Europie powszechne były trzy różne gwinty (czyli rozmiary nakrętek): wersje 10, 14 i 18 mm.

Części świecy zapłonowej:

• Złącze
• Izolator ceramiczny
• Metalowy korpus
• Elektroda środkowa
• Uziemienie
• Podkładka uszczelniająca lub uszczelka
• Występ izolacyjny
• Odstęp między elektrodami (jest to zasadniczo odległość między elektrodą środkową a elektrodą korpusu)

Zadaniem świecy zapłonowej jest, mówiąc krótko, wygenerowanie iskry w odpowiednim momencie, a tym samym dokonanie zapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej w komorze cylindra. Wymagana do tego energia pochodzi z cewki zapłonowej lub wysokiego napięcia generowanego przez elektromagnes. W istocie iskra to nic innego jak zniwelowanie nagłej dużej różnicy potencjałów między dwiema elektrodami.

Zasadnicze znaczenie ma czas zapłonu – tutaj należy również wziąć pod uwagę, że w pierwszym momencie na świecy zapłonowej nie ma iskry. Powodem jest fakt, że mieszanka w szczelinie świecy działa jak izolator na świecy zapłonowej, dopóki napięcie nie wzrośnie na tyle, że zmieni się struktura gazu. W rezultacie napięcie przekracza stałą dielektryczną mieszaniny, a gazy ulegają jonizacji.

Zjonizowany gaz zachowuje się jak przewód – do przepuszczenia przezeń prądu potrzeba od co najmniej 12 000 do 25 000 woltów.

Nowoczesne świece zapłonowe są obecnie w stanie wygenerować kilka iskier podczas jednego cyklu zapłonu, dzięki czemu proces spalania w cylindrze jest jeszcze bardziej wydajny.

Opcje strojenia – wartość cieplna

Nic dziwnego, że końcówka świecy zapłonowej jest narażona na poważne obciążenia cieplne podczas pracy – jej temperatura wynosi zwykle 5-800°C.

Jednak naprawdę ważną cechą jest to, jak szybko świeca zapłonowa może uwolnić nagromadzone ciepło. Na tej podstawie rozróżniamy „gorące” i „zimne” świece zapłonowe. Logika nazewnictwa może się różnić, ale numery są zasadniczo przypisywane przez producentów. W przeszłości, przed erą elektronicznie sterowanego wtrysku paliwa, „zimne” świece zapłonowe były zwykle używane w samochodach miejskich, a „ciepłe” w ruchu drogowym. Obecnie jest to mniej istotne, niemniej w silnikach wyścigowych nierzadko stosuje się oddzielny zestaw świec zapłonowych do rozruchu zimnego silnika.

Indeksowanie świec

Większość z nas raczej nie zastanawia się nad faktem, że geometria świecy zapłonowej nie jest całkowicie, czy pod wieloma względami – symetryczna. Niewielu również wie, że ta cecha może wpływać na wydajność, a nawet funkcjonalność danego cylindra.

Nie ma bowiem znaczenia pozycja, w jakiej świeca zapłonowa jest umieszczona w cylindrze.

Silnik otrzymuje mieszankę paliwa i powietrza zaworów dolotowych (nawet jeśli paliwo pochodzi z oddzielnego wtryskiwacza) o ustalonym położeniu. W idealnym przypadku elektroda korpusu powinna znajdować się jak najdalej od zaworu dolotowego lub zaworów dolotowych, aby nie utrudniać przepływu mieszanki w szczelinie świecy zapłonowej.

Jeśli jednak nie oznaczymy świecy zapłonowej, nie możemy być całkowicie pewni, że jest ona rzeczywiście skierowana we właściwą stronę, gdy znajduje się na cokole (przynajmniej w przypadku nieotwartego silnika).

Indeksowanie wskazuje na rozmiar podkładki, którą należy umieścić pod świecą zapłonową, aby zapewnić jej prawidłowe położenie po wkręceniu.

Należy zauważyć, że usługodawcy mają różną opinię na temat tego zjawiska, w tym również na powód jego istnienia.

Według części z nich, jest ono szczególnie ważne w przypadku silników, w których niewłaściwa pozycja świecy zapłonowej może nawet spowodować jej kontakt z tłokiem. Dotyczy to zwykle starszych konstrukcji, przy czym nie powoduje to utraty osiągów.

Jednak inni specjaliści twierdzą, że odpowiednie położenie świecy zapłonowej odpowiada za co najmniej 1% potencjału mocy – wydaje się, że nie jest to dużo, ale w przypadku 500-konnego samochodu wyścigowego oznacza już dodatkowe 5 KM, a to może już oznaczać wymierną różnicę w czasach okrążeń.

Na ogół jednak panuje zgodna opinia, że indeksowanie świecy zapłonowej jest konieczne w niektórych przypadkach – w silnikach o bardzo wysokim stopniu sprężania, gdyż tam jest największe prawdopodobieństwo kontaktu tłoka z elektrodą.