Zapaľovacia sviečka je zdanlivo jednoduché zariadenie, hoci má niekoľko rôznych, ale zásadných úloh. V prvom rade vytvára (doslova) umelé blesky vo vnútri spaľovacej komory motora (hlavy valcov). Elektrickú energiu (napätie) prenáša veľmi vysoko, aby v riadenom chaose spaľovacej komory vytvorila iskru a „zapálila oheň“. Tu môže byť napätie na zapaľovacej sviečke od 20,{1}} do viac ako 100,000 voltov.
Tepelné vlastnosti zapaľovacej sviečky
Aj keď iniciuje iskru na spaľovanie, zapaľovacia sviečka ju neudrží. Naozaj pomáha prenášať teplo zo spaľovacej komory do vodného plášťa hlavy valcov.
Schopnosť zapaľovacej sviečky odvádzať teplo zo spaľovacej komory je definovaná "tepelným rozsahom" zapaľovacej sviečky. Teplota na konci zapaľovacej sviečky musí byť udržiavaná dostatočne vysoká, aby sa zabránilo znečisteniu, ale dostatočne nízka, aby sa zabránilo predzápalu. Výrobcovia zapaľovacích sviečok tomu hovoria „tepelný výkon“. Tepelný výkon alebo tepelný rozsah zapaľovacej sviečky nemá nič spoločné s energiou prenášanou zapaľovacím systémom cez zapaľovaciu sviečku. Teplotný rozsah zapaľovacej sviečky je oblasť, kde pôsobí teplo zapaľovacej sviečky.
Studené zapaľovacie sviečky a horúce zapaľovacie sviečky
"Studené" zapaľovacie sviečky majú zvyčajne kratšiu dráhu tepelného toku. Výsledkom je veľmi rýchly prenos tepla. Navyše, krátky nos izolátora na studenej zapaľovacej sviečke má menšiu plochu a nedovoľuje jej absorbovať značné množstvo tepla.
Na druhej strane „horúca“ sviečka má dlhší nos izolátora a dlhšiu dráhu prenosu tepla. To má za následok oveľa pomalší prenos tepla do okolitej hlavy valcov (a teda vodného plášťa).
Teplotný rozsah zapaľovacej sviečky musí byť starostlivo vybraný, aby sa dosiahol optimálny tepelný výkon. Ak je rozsah tepla nesprávny, môžete naraziť na vážne problémy. Vhodná teplota na konci horenia je zvyčajne (približne) 900-1 450 stupňov. Pod 900 stupňov môže dôjsť k nahromadeniu uhlíka. Okrem toho sa prehrievanie stáva problémom.
Napätie zapaľovacej sviečky sa zvyšuje
Z hľadiska prevádzky je zapaľovacia sviečka pripojená k vysokému napätiu generovanému zapaľovacou cievkou (buď cez klasický rozdeľovač alebo cez elektroniku). Keď prúd tečie z cievky, vytvorí sa rozdiel napätia medzi stredovou elektródou a uzemňovacou elektródou na zapaľovacej sviečke.
Zapaľovacia sviečka sa nezapáli okamžite v dôsledku "medzery" zapaľovacej sviečky a zmesi vzduchu a paliva v medzere (pôsobí ako izolátor).
Keď napätie stúpne na približne 20,{1}} voltov, medzera v zapaľovacej sviečke sa „rozbije“ a zapáli sa. Po vybratí zapaľovacej sviečky z hlavy valca a správnom uzemnení na zapálenie by ste mali počuť jednoznačné cvaknutie. Ak sú podmienky dostatočne tmavé, môžete vidieť iskry.
Cvaknutia, ktoré počujete, sú v podstate miniatúrne hromy a iskry, ktoré pozorujete, pripomínajú miniatúrne blesky.
V spaľovacej komore intenzívne teplo generované zapaľovacou sviečkou vytvára v medzere malú ohnivú guľu. Ohnivá guľa alebo „jadro“ spaľovania sa roztiahne a valec (aspoň teoreticky) podstúpi úplné spálenie.
Konštrukcia zapaľovacej sviečky:
Štrukturálne nemusia byť zapaľovacie sviečky také jednoduché, ako si myslíte. V skutočnosti sú to presné zariadenia.
Rebrá: Rebrá izolátora poskytujú dodatočnú ochranu proti sekundárnemu napätiu alebo preskoku iskry a tiež pomáhajú zlepšiť priľnavosť gumenej manžety zapaľovacej sviečky na tele sviečky.
Izolátor: Telo izolátora je vylisované z hliníkovej keramiky. Na výrobu tejto časti zapaľovacej sviečky sa používa vysokotlakový systém suchého tvárnenia. Po vytvorení izolátora sa vypáli v peci na teplotu, ktorá presahuje bod tavenia ocele. Proces vytvára komponenty s vynikajúcou dielektrickou pevnosťou, vysokou tepelnou vodivosťou a vynikajúcou odolnosťou proti nárazu.
Ukazovateľ ukazuje izolátor zapaľovacej sviečky. Ako je uvedené vyššie, je vyrobený z keramiky z oxidu hlinitého. Vonkajší povrch je rebrovaný, aby sa zabezpečila priľnavosť pre pätku zapaľovacej sviečky a zároveň bola pridaná ochrana zapaľovacej sviečky proti vzplanutiu (crossfire).
Šesťhranné: Šesťhranný tvar poskytuje kontaktný bod pre nástrčný kľúč. Šesťhranná veľkosť je v priemysle v podstate jednotná a vo všeobecnosti súvisí s veľkosťou závitu zapaľovacej sviečky.
Bývanie: Oceľové puzdro je vyrobené s presnými toleranciami pomocou špeciálneho procesu vytláčania za studena. Niektoré typy zapaľovacích sviečok používajú na bytovú výstavbu predvalky (tyčový materiál).
Pokovovanie: Puzdro je takmer vždy pokovované. To zvyšuje odolnosť a poskytuje ochranu proti hrdzi a korózii. Oceľový plášť je vyrobený s presnými toleranciami pomocou špeciálneho procesu extrúzie za studena alebo v iných špeciálnych prípadoch je opracovaný z oceľových predvalkov. Opracovaný šesťhran na kryte umožňuje inštaláciu alebo odpojenie zástrčky pomocou nástrčkového kľúča.
Podložky: Niektoré zapaľovacie sviečky používajú podložky, zatiaľ čo iné príklady sú „bez tesnenia“. Tesnenia používané na zapaľovacích sviečkach majú zloženú oceľovú konštrukciu, ktorá poskytuje hladký povrch na účely tesnenia. Zapaľovacie sviečky bez tesnenia používajú kužeľové sedlo, ktoré tesní s tesnými toleranciami v rámci zapaľovacej sviečky.
Nite: Závity zapaľovacích sviečok sú zvyčajne valcované, nie rezané. Toto je v súlade so špecifikáciami stanovenými SAE a International Standards Institute.
Uzemňovacie elektródy: Existuje mnoho rôznych tvarov a konfigurácií uzemňovacích elektród, ale najčastejšie sú vyrobené z ocele legovanej niklom. Uzemňovacie elektródy musia byť schopné odolať iskrovej korózii a chemickej korózii pri extrémnych teplotách.
Stredová elektróda: Stredová elektróda musí byť vyrobená zo špeciálnej zliatiny, ktorá je odolná proti korózii iskrou a chemickej korózii. Majte na pamäti, že teploty spaľovacej komory sa budú meniť (niekedy veľmi). Stredová elektróda musí pracovať v rámci týchto parametrov.
Medzera medzi elektródou iskry: Oblasť medzi uzemňovacou elektródou a stredovou elektródou sa nazýva medzera. Stredová elektróda musí byť vyrobená zo špeciálnej zliatiny, ktorá je odolná proti korózii iskrou a chemickej korózii.
Izolačný nos: K dispozícii sú rôzne tvary a veľkosti nosa izolátora, no v podstate nos izolátora musí byť schopný odvádzať uhlíkové, olejové a palivové usadeniny pri nízkych rýchlostiach. Pri vyšších otáčkach motora sa predná časť izolátora zvyčajne ochladzuje, čím sa znižuje teplota a korózia elektródy.
