Układ zapłonowy w samochodzie jest jednym z najważniejszych. Bez niego funkcjonowanie silnika jest po prostu niemożliwe. Niemal wszystkie rozwiązania techniczne opierają się na przewodach wysokiego napięcia, które doprowadzają energię elektryczną niezbędną do zapalenia mieszanki w cylindrze.
Konstrukcja przewodów, podobnie jak innych elementów samochodu ulegała przez lata ewolucji. Postaramy się przedstawić Państwu tę historię i omówić dlaczego stosowano poszczególne technologie.
Pierwszą konstrukcją przewodów zapłonowych były przewody z żyłą miedzianą. Podobnie jak zwykły przewód elektryczny częścią przewodzącą był skręcony z kilku cienkich drucików przewodnik. Izolacja ze względu na występujące wysokie napięcie (przy mieszance etyliny z powietrzem podczas uruchamiania silnika napięcie wynosi ok. 15 kV i spada w trakcie pracy do ok. 7 kV) izolacja była odpowiednio gruba osiągając wartość najczęściej 7 mm. W kilka lat później pojawił się problem zakłóceń elektromagnetycznych, które miały wpływ na odbiór radia i telewizji. Przewody przesyłając wysokie napięcie są doskonałą anteną emitującą ogromną ilość niepożądanych zakłóceń. Okazało się, że wstawienie oporników na końcach przewodów rozwiązuje problem zakłóceń. Niestety nie do końca. Problem polega na tym, że możemy skutecznie eliminować zakłócenia wstawiając coraz większe oporniki, ale niestety ograniczamy tym również wielkość i jakość iskry na świecy. Iskra staje się słabsza, a jej czas zapłonu staje się krótszy. W konsekwencji zapłon się pogarsza.
Rozwój technologii materiałowych spowodował, że opracowano przewody z rozłożonym oporem wzdłuż rdzenia. Pojawiły się przewody z rdzeniem węglowym, a dalej w wyniku rozwoju technologii z rdzeniem kevlarowym i później silikonowym, które to przewody są jedynie pewną modyfikacją przewodów węglowych. Czynnikiem przewodzącym w tych przewodach był odpowiednio modyfikowany grafit (chemiczna postać węgla), który jest półprzewodnikiem. Niestety przewody tego typu mają dwie główne wady. Po pierwsze względnie wysoki opór (większy niż 15 kiloomów na metr długości przewodu). Praktycznie nie ma możliwości technicznych zmniejszenia tego oporu oraz istnieją technologiczne trudności z uzyskaniem równomiernego oporu wzdłuż przewodu. Drugą największą wadą takich przewodów jest fakt wzrostu oporu elektrycznego w trakcie ich eksploatacji. Dzieje się tak na skutek zjawiska podobnego do wypalania cząstek grafitu w rdzeniu na skutek przepływu wysokiego napięcia. Powoduje to wzrost oporu czyli coraz to większe osłabianie iskry na świecy a w konsekwencji jej zanik. Dodatkowym problemem pojawiającym się w wyniku wzrostu oporu rdzenia węglowego jest to, że prąd próbując znaleźć najkrótszą drogę przepływu zaczyna przebijać izolację. Próbowano z tym walczyć stosując grubszą izolację jak 8 mm oraz stosując coraz to nowsze materiały takie jak np. silikon. Silikon pomimo wielu swoich zalet nie jest najlepszym materiałem na przewody i powinien być stosowany tylko w specjalnych warunkach. Ze względu na bardzo niską odporność mechaniczną silikonu producenci samochodów zaczęli umieszczać przewody w specjalnych listwach. Dodatkowo okazuje się, że jest on przysmakiem dla niektórych gryzoni, zwłaszcza w rejonach górzystych. Trzeba jednak przyznać, że poszukiwania inżynierów przyniosły wiele pozytywnych zmian i ulepszeń w technologii materiałów stosowanych na izolacje przewodów zapłonowych.
Ponieważ dwie przedstawione powyżej technologie posiadały liczne wady zaczęto zastanawiać się w jaki sposób można przesyłać energię elektryczną do świec w taki sposób, aby ograniczyć zakłócenia. W końcu po długich staraniach znaleziono rozwiązanie. Opracowano specjalną konstrukcję opierając się na znanych prawach fizyki. Na załączonym rysunku została dokładnie przedstawiona budowa takiego przewodu.
]1L[
Rys. 1) Osłona zewnętrzna z syntetycznego elastomeru, zapewniająca odporność na zmiany temperatury (zimno-gorąco), odporność mechaniczną i chemiczną (woda, solanki, oleje, paliwo). Doskonale zachowuje się mechanicznie i nie zmienia swych własności z biegiem czasu.
2) Powłoka izolacyjna z syntetycznego elastomeru posiadająca doskonałe własności dielektryczne (izolacyjne). Wysoki poziom napięcia przebicia zapewnia brak mikro-wyładowań.
3) Nierdzewny przewodnik elektryczny – gęsto, spiralnie nawinięty na rdzeń ferromagnetyczny (50 spiralek/cm), zapewnia przepływ prądu wysokiego napięcia przy skupianiu indukowanego pola magnetycznego (zakłóceń) wewnątrz kabla.
4) Materiał ferromagnetyczny pochłaniający zakłócenia. 3+4 Układ przeciwzakłóceniowy na całej długości kabla – większy prąd zapłonu i dłuższy czas trwania iskry.
5) Rdzeń syntetyczny wykonany na bazie włókna szklanego i poliaramidu, utrzymuje rdzeń ferrytowy.
Opcjonalnie pomiędzy 1 a 2 stosowany jest oplot wzmacniający

Na osnowie mocnej nici zapewniającej wytrzymałość mechaniczną oparty jest rdzeń ferrytowy. Zadaniem ferrytowego rdzenia jest podobnie jak w transformatorze koncentracja linii pola elektromagnetycznego, czyli tłumienie zakłóceń. Właściwym przewodnikiem jest gęsto, spiralnie nawinięty, wysokiej jakości cienki drut stalowy. Ilość spiralek wynosi 50 na każdy centymetr rdzenia. Taka konstrukcja zapewnia względnie niski opór elektryczny (5.6 kilooma na metr przewodu) oraz ze względu na fakt, że przewodnikiem jest metal, wyeliminowano zjawisko wzrostu oporu w czasie eksploatacji przewodów. Cały układ zachowuje się jak cewka z rdzeniem (transformator) ułożony wzdłuż przewodu. Dodatkowo okazało się, że taki układ ma szereg zalet polegających na jego elastyczności. Przewód potrafi niejako dostosować się do pracy układu zapłonowego. Dzieje się tak dlatego, że dzięki konstrukcji powstał układ RLC (opór, cewka, kondensator), który dostosowuje się do systemu zapłonowego. Dodatkowo, ze względu na magazynowanie energii w rdzeniu ferrytowym czas trwania iskry wydłuża się powodując lepszy zapłon i spalanie mieszanki.
Jak widać przewody z rdzeniem ferrytowym są obecnie najlepszym pod względem technicznym rozwiązań. W przypadku zasilania silnika gazem jest to szczególnie ważne. Trudniejsza do zapalenia mieszanka gazowa potrzebuje silniejszej i dłużej trwającej iskry, co zapewniają właśnie takie przewody.
Więcej informacji o tym jak dbać o przewody oraz jak często i w jaki sposób je wymieniać znajdziecie Państwo na stronie www.sentech.pl