Świece zapłonowe

Świece zapłonowe

Układ zapłonowy to jeden z najważniejszych układów każdego silnika z zapłonem
iskrowym (w mowie potocznej benzynowego). Odpowiada za przetworzenie prądu
niskiego napięcia czerpanego z akumulatora lub alternatora na prąd wysokiego napięcia
w celu wygenerowania iskry inicjującej zapłon w komorze spalania. Awaria układu
zapłonowego potrafi unieruchomić silnik w najmniej oczekiwanym momencie. Jeśli nasze
auto jest przystosowane do zasilania gazem (LPG/CNG), wadliwe działanie układu
zapłonowego może prowadzić także do poważnych uszkodzeń osprzętu silnika. W
układzie zapłonowym rozróżniamy dwa główne obwody. Obwód niskiego napięcia (m.in.
akumulator/ alternator lub prądnica) oraz obwód wysokiego napięcia w skład, którego
wchodzi m.in. cewka zapłonowa, aparat zapłonowy, przewody wysokiego napięcia oraz
świece zapłonowe.

W samochodach współczesnych obsługa układu zapłonowego ogranicza się zasadniczo
do trzech czynności – okresowej wymiany świec zapłonowych (zwykle co 30 – 45 000
km), okresowej wymiany przewodów zapłonowych (zwykle co 30 – 60 000 km), palca,
kopułki rozdzielacza oraz tzw. kontroli (ew. regulacji) kąta wyprzedzenia zapłonu. W
zależności od marki, modelu i wersji samochodu żywotność świec i przewodów może
być różna. Istotnie skraca ją obecność instalacji LPG/CNG.
Poważnym wrogiem układu zapłonowego jest wilgoć.

Cewka zapłonowa
Cewka zapłonowa przetwarza prąd niskiego napięcia (12V) na prąd wysokiego napięcia
(15 – 20 tysięcy Volt). Jest elementem szczególnie wrażliwym na wilgoć i błędy
montażowe. Zdarza się, że cewka zapłonowa psuje się „sama”. W wielu przypadkach
pomagamy jej sami nie wymieniając na czas świec zapłonowych i przewodów wysokiego
napięcia. Wszelkie utrudnienia w przeskoku iskry na elektrodach świec zapłonowych
zwiększają obciążenie cewki i prowadzą do jej uszkodzenia. W niektórych samochodach
producenci stosują pojedynczą cewkę zapłonową. W innych jedna cewka obsługuje tylko
dwa cylindry lub jeden, stąd ich ilość jest odpowiednio większa. Warto przypomnieć, że
oryginalne cewki zapłonowe do większości modeli samochodów oferowane są przez
niemal wszystkich niezależnych dystrybutorów części zamiennych.

Przewody zapłonowe
Nawet najlepsze świece zapłonowe nie będą sprawować się należycie jeśli nie zadbamy
o odpowiednie przewody wysokiego napięcia. Ich zadaniem jest zagwarantowanie
prawidłowego przepływu prądu z aparatu lub z cewki zapłonowej do świecy. Liczy się nie
tylko dobra izolacyjność przewodu, ale także minimalne straty napięcia. Wielu
producentów samochodów ściśle precyzuje rodzaj świec zapłonowych i rodzaj
przewodów o określonej rezystancji (oporności). Np. większość niemieckich producentów
zaleca przewody z rdzeniem miedzianym. Użytkownik samochodu musi dbać o to aby

przewody zapłonowe były zawsze czyste, wolne od nalotów z oleju czy smarów stałych.
Dawniej, z powodu braków w zaopatrzeniu kierowcy dość często czyścili przewody
zapłonowe np. denaturatem, który oprócz właściwości odtłuszczających, skutecznie
wypierał wodę. Obecnie we wszystkich dobrych sklepach akcesoryjnych kupimy
specjalne, wygodne w użyciu preparaty w aerozolu. Niestety – nawet najlepsze
przewody wysokiego napięcia kiedyś muszą się zużyć czyli utracić izolacyjność. W
samochodach wyposażonych w instalację LPG I i II generacji wymiana przewodów
wysokiego napięcia zalecana jest co 30 000 km. Często do wymiany przewodów
zapłonowych motywuje prosty test, jaki możemy bez problemu wykonać samodzielnie. W
ciemnym garażu należy podnieść maskę samochodu, zapalić silnik i obserwować
przewody dodając jednocześnie gazu (może nam w tym pomagać druga osoba). Jeśli
przewody są poważnie zużyte zaobserwujemy iskry sporadycznie przeskakujące pod
maską. Warto pamiętać, że doraźne naprawy polegające na owijaniu przewodów taśmą
izolacyjną nie poprawiają ich stanu.

Świece zapłonowe
Na elektrodach świecy zapłonowej przeskakuje iskra, która inicjuje zapłon sprężonej
mieszanki wewnątrz komory spalania. Od świec w dużej mierze zależy zatem łatwość
rozruchu, równomierność pracy we wszystkich zakresach obrotów, osiągi i oczywiście
zużycie paliwa.
Świeca zapłonowa musi pracować nawet przy wysokim napięciu zapłonu dochodzącym
do 40 000 V. Musi zachowywać wysokie właściwości izolacyjne nawet w temperaturze
1000°C, musi być odporna na wahania ciśnienia w komorze spalania dochodzące do ok.
100 bar. W celu zapewnienia bezawaryjnej instalacji musi posiadać wysoką
wytrzymałość mechaniczną, odporna na procesy chemiczne w komorze spalania i
agresywne ich pozostałości. Ponadto musi byś odporna na ekstremalne różnice
temperatur (gorące gazy wydechowe i zasysana zimna mieszanka paliwowa). Świeca
musi się temu opierać i odprowadza nadmiar ciepła na zewnątrz, tak by jej własna
temperatura pracy nie przekraczała granic samozapłonu. W ciągu każdej minuty pracy
przeciętnego czterocylindrowego silnika świeca „błyska” od 200 do 1500 razy na minutę
w zależności od prędkości wału korbowego. Wiodący producenci gwarantują
niezawodność świec przez ok. 20 milionów cykli, czyli przez ok. 20 – 30 000 km.
Świece wkręcane są w gwintowane otwory głowicy cylindrów. W większości przypadków
na każdy cylinder silnika naszego samochodu przypada jedna świeca zapłonowa. Od lat
wyjątkiem są jednostki Alfy Romeo Twin Spark, w których na każdy cylinder przypadają
dwie świecie - jedna główna a druga „dopalająca”.
Choć w ogólnym zarysie każda świeca zapłonowa pełni tę samą rolę, istnieje wiele
rodzajów świec zapłonowych. Różnią się ze względu na rozmiar (kształt obudowy,
gwintu, standard wykonania), wartość cieplną, oraz rodzaj elektrod.

Wartość cieplna
Wartość cieplna opisuje zdolnośc świecy zapłonowej do przewodzenia i rozproszenia
ciepła. Ciepło dostarczane do świecy zapłonowej w komorze spalania zależy w każdym

przypadku od właściwości danego typu silnika.
  Wartość cieplna jest ważna, ponieważ z jednej strony, pewna minimalna temperatura
(temperatura samooczyszczania) musi zostać osiągnięta, aby zapobiec "okopceniu" i
towarzyszącemu jemu wypadaniu zapłonów, ale z drugiej strony, pewna maksymalna
temperatura nie może zostać przekroczona ( zakres temperatura samozapłonu) by
zapobiec samozapłonowi. Ze względu na te warunki, temperatura pracy świecy
zapłonowej (zakres temperatur eksploatacji) jest ustawiana zależnie od uzyskiwanej
przez silnik mocy, musi być zachowana w trakcie projektowania wewnątrz wymienionego
przedziału temperatur.

   Wartość cieplna świecy zapłonowej jest określona przez kod liczbowy wartości cieplnej
i musi być dobrana do indywidualnych charakterystyk silnika. Oznaczenie wartości
cieplnej jest składnikiem oznaczenia typu świecy zapłonowej
   Niskie wartości kodu liczbowego (np. od 2 do 4) oznaczają "zimne" świece zapłonowe,
inaczej mówiąc o wysokim przewodzeniu ciepła w „wysilonych” silnikach (np. Porsche).

   Wysokie wartości kodu liczbowego (np. od 7 do 10) oznaczają "gorące" świece
zapłonowe, inaczej mówiąc o niskim przewodzeniu ciepła do „niewysilonych” silników
(np. VW Garbus).

Rodzaj elektrod
Elektroda środkowa a właściwie technologia i stopy z jakich jest wykonana, decyduje o
pewności zapłonu, i niezawodności w zmiennych warunkach pracy. Od kształtu i liczby
elektrod masowych zależy pośrednio trwałość świecy oraz charakterystyka pracy silnika.
Istotnym kryterium jest jakość materiałów z jakich wykonane są elektrody. Decyduje on o
trwałości świecy i jej cenie. Świece popularne kosztują zwykle ok. 12 – 20 zł i wytrzymują
ok. 30 000 km. W podobnym przedziale cenowym można nabyć świece ze stopem itru.
Itr został odkryty na szwedzkiej wyspie Rasaro. Pierwiastek ten tworzy szczelnie
przylegającą warstwę tlenku, która sprawia, że świeca jest wyjątkowo odporna na
(erozję)/korozję i przeciążenia termiczne, takie świece wytrzymują do 60 000 km.
Świece z elektrodami platynowymi są zdecydowanie droższe (od 40 zł), ale wytrzymują
ponad dwa razy większy przebieg.

Nawet pobieżne przedstawienie zagadnień związanych ze świecami zapłonowymi w
samochodzie obrazuje jasno, że przeciętny kierowca amator nie jest w stanie precyzyjnie
dobrać świecy do swojego auta. Oferta sklepowa przerasta często możliwości percepcji
nabywcy i stawia go przed trudnym wyborem. Jedynym rozwiązaniem jest lektura
katalogów lub pomoc wykwalifikowanych sprzedawców bądź mechanika.

Które są lepsze?
Kluczem do trafnego wyboru świec jest ... katalog, który najlepiej określa wymagania
silnika. „Spektakularne” nowości rynkowe, czyli świece wieloelektrodowe, wykorzystujące
technikę powietrzno ślizgową itp., z pewnością nie poprawią w jakiś znaczący sposób
parametrów trakcyjnych samochodu.

Flagowym rozwiązaniem na rynku są świece z elektrodami platynowymi lub platynowo-
itrowymi, które gwarantują długowieczną eksploatację i niezawodność. Są stosowane w
najdroższych samochodach, a cena zakupu za sztukę może przekroczyć nawet 100 zł.

Czynniki przyspieszające zużycie świec
Zużycie silnika/duży przebieg
Głównym czynnikiem przyspieszającym zużycie świec zapłonowych jest oczywiście
zużycie eksploatacyjne silnika, czyli duży przebieg. W starych, wyeksploatowanych
samochodach na świecach bardzo szybko gromadzą się osady, które m.in. utrudniają
przeskok iskry. W wielu sklepach motoryzacyjnych znajdziemy obszerne tabele
poglądowe, w których na podstawie koloru i struktury osadu na świecy możemy
zdiagnozować stan silnika.

Usterki przewodów zapłonowych
Jeśli do świecy w odpowiednim czasie nie dochodzi prąd o odpowiednim napięciu,
procesy w komorze spalania nie mogą przebiegać prawidłowo. Efektem jest spadek
mocy, zwiększone zużycie paliwa, i oczywiście szybkie zużycie świec.

Instalacja LPG/CNG
Mieszanka powietrza z LPG czy CNG stwarza gorsze warunki do przeskoku iskry, z
powodu większej oporności niż mieszanka powietrza z benzyną. Z tego względu do
przeskoku iskry konieczne jest wyższe niż zwykle napięcie co w sposób zrozumiały
bardziej obciąża świece, przewody zapłonowe i cewkę (cewki). Ponadto mieszanka
powietrza z LPG spala się wolniej, co wiąże się z dużo wyższymi temperaturami w
komorze spalania, co znacznie obniża trwałość świecy zapłonowej. W takim przypadku
lepiej spisują się świece uszlachetnione stopami itru lub platyny.

Wymieniać czy czyścić?
Czasy, kiedy zanieczyszczone, zaolejone świece czyściło się szczotką drucianą, mamy
już za sobą. Powszechnie wiadomo, że drapanie czymkolwiek po elektrodach świecy
może spowodować uszkodzenie porcelitowych izolatorów i efekt przeciwny do
zamierzonego. Owszem jeśli 20 lat temu nowe świece były praktycznie nieosiągalne
trzeba było sobie jakoś radzić. Dziś powszechna dostępność świec i ich przystępne ceny
zachęcają wręcz do systematycznej wymiany. Warto zauważyć, że ceny świec do
popularnych samochodów rozpoczynają się już od ok. 15 złotych za sztukę. Jedyną
dopuszczalną ingerencją jest kontrola i ew. regulacja odstępu elektrod świec
zapłonowych.

Czy wiesz, że...
Firma Saab zaprezentowała kiedyś silnik iskrowy bez klasycznych świec zapłonowych.
Rolę elektrod pełniły z jednej strony specjalnie ukształtowane wierzchołki tłoków, z
drugiej – elementy doprowadzające wysokie napięcie do głowicy. Rozwiązanie to
pozostało jednak na razie w fazie prototypowej.

Świece żarowe

Świece żarowe służą do podgrzewania wstępnego komory spalania w silniku
wysokoprężnym. We współczesnych silnikach pracują przez krótki okres czasu, tylko
przy niskich temperaturach. W jednostkach starszej konstrukcji włączają się
każdorazowo, kiedy uruchamiamy silnik a czas ich nagrzewania trwa nawet minutę.
Zużyte świece żarowe mogą być przyczyną tego, że zimą silnik naszego auta nie zapali
lub uruchomimy go po „długiej walce”. Stracony czas będziemy potem z narażeniem
zdrowia i życia odrabiać na drodze do pracy.

Uwaga!
W najnowszych silnikach wysokoprężnych świece żarowe wykorzystuje się także do
dogrzewania pracującego silnika. Wydatnie podnosi to sprawność procesu spalania,
poprawia kulturę pracy silnika i pozwala na redukcję szkodliwych substancji w spalinach.

W uproszczeniu, konstrukcja świecy żarowej przypomina grzałkę z czajnika
elektrycznego. Tyle tylko, że w czajniku chodzi o nagrzanie wody do ok. 90 – 110 stopni
w zależności od aktualnej wartości ciśnienia (wysokość nad poziomem morza), mamy na
to nawet kilka minut a prąd czerpiemy z gniazdka 220 V. W silniku mamy do dyspozycji
12- voltowy akumulator, świeca ma się rozgrzać do ok. 1000 stopni Celsjusza a
zniecierpliwienie kierowcy wzrasta z każdą sekundą. W trakcie jazdy, chociaż świeca
żarowa już nie pracuje, nadal poddawana jest ekstremalnym warunkom panującym w
komorze spalania.

Typowe objawy zużycia świec żarowych:
1. Zimny silnik nie chce zapalić – jedną z możliwych przyczyn jest właśnie zużycie
wszystkich świec żarowych lub układu ich zasilania, np. awaria bezpiecznika.
2. Zimny silnik zapala, ale pracuje nierówno. Po chwili jego praca się wyrównuje. To
typowy objaw zużycia jednej lub dwóch świec żarowych. Silnik zapala na dwa lub trzy
cylindry, a po częściowym nagrzaniu włączają się do pracy cylindry pozostałe, które nie
były podgrzane przez świece.

Jak je sprawdzać?
Świece żarowe można bez problemu sprawdzić podczas rutynowych przeglądów .
Skutecznym sposobem stosowanym w starych dieslach bez elektronicznego osprzętu
było po prostu wykręcenie świecy, ocena wzrokowa i krótkotrwałe podłączenie jej do
akumulatora. Jeśli się nagrzewała – była sprawna. W nowszych samochodach tego typu
działanie jest raczej niedopuszczalne. Na szczęście w serwisach pojawiły się proste
czujniki indukcyjne, które pozwalają skontrolować prace świecy bez konieczności jej
demontażu. Z pomocą przychodzi także elektronika – usterki świec żarowych są często
sygnalizowane na desce rozdzielczej lub po podłączeniu komputera diagnostycznego.

Kiedy wymieniać?
Świece żarowe wymienia się zwykle dopiero wtedy, kiedy się zużyją, choć jeśli

możliwości finansowe nam na to pozwalają, można to robić profilaktycznie np. co dwa
lata.
Popularność świec żarowych tzw. szybkiego grzania skłania wielu użytkowników
starszych samochodów do zainwestowania właśnie w takie świece, które przynajmniej o
połowę skracają czas potrzebny do uruchomienia zimnego silnika. Niestety montaż świec
nowszej generacji nie zawsze jest możliwy. Czasem nie pozwala na to konstrukcja
instalacji elektrycznej samochodu. Przed wymianą świec żarowych na inne zawsze
należy zatem konsultować się z mechanikiem.

Standardowe świece żarowe
Pobór prądu w trakcie pracy standardowej świecy żarowej zmienia się w mniejszym
stopniu niż w przypadku nowoczesnej świecy.

Świece żarowe szybkiego grzania
Dzięki wykorzystaniu spiral regulacyjno-grzejnych o zmiennym oporze elektrycznym
uzyskuje się znacznie szybszy wzrost temperatury świec. Na rynku dostępne są świece
żarowe, które samoczynnie sterują temperaturą swojej pracy oraz takie, które
współpracują z zaawansowanym sterowaniem zewnętrznym . Ze względu na istotne
różnice w budowie nie są one współzamienne.

Czy wiesz, że...
W silnikach z wtryskiem pośrednim (starszej generacji) ze względu na sposób
podawania paliwa przy porannym rozruchu świece żarowe musiały pracować nawet w
lecie, no chyba, że temperatura zasysanego powietrza przekroczyła ok. 20 stopni
Celcjusza. Oczywiście, jeśli silnik był już wcześniej nagrzany, były już niepotrzebne. W
nowszych silnikach z wtryskiem bezpośrednim świece żarowe wkraczają do pracy
dopiero wtedy, kiedy temperatura za oknem, spadnie w okolice 0 stopni Celcjusza.
W niektórych silnikach diesla zamiast świec żarowych wkręcanych w głowicę stosowano
wspólną świecę grzejną (np. płomieniową) montowaną w kolektorze ssącym.

[ Artykuł pochodzi z serwisu www.abs.org.pl ]