Trwałość świecy iskrowej w różnych warunkach eksploatacji

, 28 września 2005, 0:00

Świeca iskrowa należy do tych części eksploatacyjnych, które należy regularnie wymieniać.
Wszyscy producenci samochodów określają przebieg pojazdu, po którym należy tego dokonać.
Wielkość tego przebiegu jest zależna przede wszystkim od typu świecy, ale także od specyficznych właściwości danego silnika, a nawet od przewidywanego przez producenta sposobu użytkowania pojazdu.
Oznacza to, że ta sama świeca może mieć zalecane różne okresy wymiany w przypadku różnych silników i zastosowań.
Konieczność wymiany świecy jest spowodowana jej zużywaniem się, czego objawem w praktyce jest wzrost odstępu elektrod. Zużycie świecy zależy oczywiście od przebiegu pojazdu, czyli liczby wytworzonych iskier. Wytwarzanie przez świecę iskry okupione jest bowiem erozją elektrod, czyli ubywaniem z nich materiału.
Zużycie świecy zależy jednak nie tylko od przebiegu samochodu. Warunki panujące w komorze spalania silnika, takie jak temperatura (jej wzrost przyspiesza proces korozji elektrod) czy ciśnienie i skład mieszanki paliwowo-powietrznej (wzrost ciśnienia mieszanki wymaga wyższego napięcia przeskoku iskry) również mają wpływ na szybkość zużywania się świecy.
Oznacza to, że sposób jazdy, czyli np. zwiększone obciążenie silnika przy dynamicznej jeździe, ma wpływ na szybkość zużywania się świecy.

W jakim stopniu powyższe czynniki powodują przyspieszone zużycie świecy?
Należy założyć, że omawiane zjawiska dotyczą sprawnego silnika i nominalnych warunków pracy. Pomijamy zatem sytuację, kiedy zużycie świecy zachodzi wskutek złego stanu technicznego silnika, a zwłaszcza jego uszczelnień olejowych i układu zasilania.
Zużycie świecy, w praktyce oznaczające ubywanie materiału z elektrod, zachodzi w wyniku procesów korozji i erozji.
Korozja – to proces chemiczny polegający na niszczącym oddziaływaniu agresywnych gazów, powstających w wyniku spalania mieszanki paliwowo-powietrznej, natomiast erozja – polega na niszczącym oddziaływaniu samej iskry na materiał elektrod.

W przypadku korozji, szybkość reakcji chemicznych zależy w dużym stopniu od temperatury.
Oczywistym jest, że „ostrzejsza” jazda, to większe obciążenie termiczne silnika, a wzrost temperatury elektrod powoduje znaczne przyśpieszenie ich zużycia, patrz wykres nr 1.

 ]1[

Inną cechą, mającą wpływ na proces zużywania się elektrod, jest zdolność do prawidłowego odprowadzania ciepła przez gniazdo świecy.
W przypadku świec z podkładką płaską niemal 50% energii cieplnej przepływa przez podkładkę i gniazdo świecy – pokazuje to rysunek nr 1.
A więc, w przypadku montażu świecy niewystarczającym momentem dokręcenia, podkładka nie zostaje wystarczająco zagnieciona, co skutkuje ograniczeniem przepływu przez nią ciepła.
W praktyce oznacza to zmianę wartości cieplnej świecy w kierunku świec cieplejszych, a w efekcie, pracę świecy w wyższych temperaturach trwałych.
Podobne zjawisko może wystąpić, gdy przepływ ciepła pomiędzy podkładką świecy a gniazdem jest utrudniony przez zanieczyszczenia – zdjęcie nr 1.

 ]2[

Pokazany, negatywny wpływ podwyższonych temperatur na zużycie elektrod wskazuje więc, że obniżenie temperatury pracy elektrod skutkuje zwiększeniem trwałości świecy.
Przykładem świecy, w przypadku której udało się taki efekt uzyskać jest świeca typu Double Copper produkowana przez Championa. Dzięki zastosowaniu drugiego rdzenia miedzianego w elektrodzie bocznej (pierwszy rdzeń miedziany jest umieszczony w elektrodzie centralnej) udaje się obniżyć temperaturę elektrody bocznej o około 100 stopni C i tym samym wydłużyć znacząco trwałość świecy (w niektórych zastosowaniach trwałość udaje się zwiększyć dwukrotnie). Świecę tę pokazują zdjęcia nr 4 i 5, natomiast świecę z klasyczną elektrodą boczną z niklu, z porównywalnym przebiegiem, pokazują zdjęcia 2 i 3.

 ]3[

Drugim czynnikiem powodującym ubywanie materiału jest niszczące działanie iskry, wytwarzanej pomiędzy elektrodami świecy, na same elektrody.
Efekt niszczący iskry zależy od jej energii, ta natomiast zależy od warunków pracy silnika.
W warunkach, gdy wymagane napięcie zapłonu jest wyższe, wyższa jest energia iskry i w efekcie silniejsze jest jej oddziaływanie na materiał elektrod.
Jednym z parametrów mających znaczący wpływ na energię iskry jest skład mieszanki paliwowo-powietrznej.
Najmniejszą, konieczną do przeskoku energię ma iskra, gdy skład mieszanki jest stechiometryczny, czyli gdy ilość powietrza (a raczej zawartego w nim tlenu) ściśle odpowiada, z punktu widzenia chemicznych reakcji spalania, ilości przeznaczonego do spalenia paliwa.
Wzbogacenie mieszanki w paliwo, jak również jej zubożenie, powoduje wzrost wymaganego napięcia zapłonu i w efekcie zwiększone zużycie elektrod.
Pokazuje wykres nr 2.

 ]4[

Kolejnym czynnikiem, mającym wpływ na wymagane napięcie zapłonu, jest ciśnienie mieszanki paliwowo – powietrznej.
Ze wzrostem obciążenia silnika rośnie napełnianie cylindrów, tym samym rośnie ciśnienie sprężonej mieszanki paliwowo – powietrznej.
W takich warunkach wymagane napięcie zapłonu jest wyższe, czyli wyższa jest energia iskry, co skutkuje większym zużyciem materiału elektrod.
Pokazuje to wykres nr 3

 ]5[

Powyższe przykłady pokazują, że nie można mówić o zalecanym okresie wymiany świec jako o parametrze stałym. Nawet w przypadku tego samego silnika, korzystając z pojazdu w różnych warunkach, szybkość zużywania się świec może być różna.

Oprócz wyżej wymienionych zjawisk, na szybkość zużywania się świec ma wpływ również wiele czynników zewnętrznych, takich jak jakość czy rodzaj paliwa, prawidłowa regulacja zapłonu czy praca układu zasilania.
Stopień zużycia świec zależy zatem od bardzo wielu czynników. Są wśród nich takie, na które jako użytkownicy samochodów mamy wpływ, dbając o właściwy stan techniczny pojazdu i warunki jego pracy, oraz takie, na które nasz wpływ jest ograniczony, jak choćby jakość paliwa. Różny stopień zużycia świec pokazują zdjęcia nr 6 i 7.

 ]6[

Jak zatem podchodzić do okresów wymiany świec, zalecanych przez producentów silników?

Okresy podane w instrukcjach użytkowania pojazdu są obliczone w ten sposób , by w warunkach nominalnych pracy silnika, użytkując pojazd zgodnie z przeznaczeniem, w okresie pomiędzy wymianami świec, użytkownik nie miał problemu wynikającego z eksploatacyjnego zużycia świecy.

Pamiętać należy jednak, że może zdarzyć się sytuacja, gdy mechanik podczas przeglądu pojazdu zaleci szybszą wymianę świecy, a przyczynami mogą być zjawiska opisane powyżej.

Artykuł przygotował: Andrzej Budziszewski z firmy Federal Mogul

Komentarze

Brak komentarzy