Świece zapłonowe: budowa, objawy zużycia

Świece zapłonowe: budowa, objawy zużycia

Świece zapłonowe są podstawowym i zarazem najtańszym elementem układu zapłonowego. Ich zadaniem jest rozruch samochodu poprzez przeskok iskry elektrycznej pomiędzy ich elektrodami i w konsekwencji zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej. Świece mają dość prostą konstrukcję, która nie zmieniła się znacznie na przestrzeni lat. Jednak wraz z rozwojem silników zaczęto w ich produkcji stosować trwalsze materiały. Elementy te muszą bowiem sprostać coraz surowszym normom emisji spalin, a poza tym środowisko ich pracy jest ekstremalne, dlatego materiały, z których są tworzone muszą być wytrzymałe. Świece zapłonowe muszą znosić wysokie temperatury, ciśnienie oraz pracę silnika zarówno na wysokich, jak i niskich obrotach. Od ich stanu zależy stopień sprawności silnika, jak również jego moc oraz poziom zużycia paliwa. Wielu kierowców zapomina o niebagatelnym znaczeniu wspomnianych podzespołów w swoich samochodach, a prawda jest taka, że ich awaria może doprowadzić do unieruchomienia silnika. Poza tym przy braku wydajności świec dochodzi do przerw w zapłonach, które z kolei mogą doprowadzić do uszkodzenia katalizatora, do którego dostaje się niespalona mieszanka. Dlatego też regularna diagnostyka i wymiana tych elementów układu zapłonowego są tak istotne.

Budowa świecy zapłonowej

Budowa świecy zapłonowej

Na jednym z końców świec zapłonowych znajduje się nakrętka kontaktowa, do której mocuje się przewód zapłonowy i dzięki której wysokie napięcie przekazywane jest na kołek kontaktowy. Kolejnym elementem jest izolator ceramiczny, którego powierzchnia pokryta jest fałdkami przeciwdziałającymi prądom pełzającym. Izolator jest bardzo wytrzymały, odporny na wahania temperatury i zapewnia podzespołowi wysoką wytrzymałość dielektryczną. Świece zbudowane są z korpusu, dzięki któremu można zamontować je w gnieździe głowicy silnika. Korpus skutecznie odprowadza ciepło. W środku korpusu znajduje się kołek kontaktowy, który przekazuje wysokie napięcie na szklanohermetyk, który z kolei jest uszczelnieniem połączenia między kołkiem kontaktowym, elektrodą środkową i izolatorem. Równie dobrze rozprasza on ciepło, jednocześnie przewodząc prąd. W korpusie znajduje się metalowy pierścień, który pełni rolę uszczelnienia pomiędzy korpusem i izolatorem. Jego funkcją jest także odprowadzanie ciepła. Niektóre świece posiadają dodatkowo uszczelkę zewnętrzną, która uszczelnia ich kontakt z głowicą silnika. Jednymi z najistotniejszych elementów świec zapłonowych są ich elektrody, pomiędzy którymi dochodzi do przeskoku iskry, czyli wyładowania elektrycznego. Elektroda środkowa posiada miedziany rdzeń. Jej dodatkową funkcją jest zapobieganie samozapłonom. Ostatni element podzespołu, czyli elektroda boczna (masowa) wykonana jest ze stopu niklu i chromu, który jest odporny na wysokie temperatury i zużycie związane ze zjawiskiem elektroerozji. Istnieją świece zapłonowe jednoelektrodowe (o jednej elektrodzie bocznej) lub też wieloelektrodowe, w których na elektrodę masową składa się kilka elektrod. Takie rozwiązanie sprawia, że wyładowanie elektryczne jest bardziej niezawodne.

Jak działa świeca zapłonowa?

Jak działa świeca zapłonowa

Porcelanowy izolator jest połączony z walcowatym korpusem świecy, na którego końcu znajduje się gwint. Dzięki niemu można wkręcić podzespół w głowicę silnika. Gwintowana część korpusu to tzw. masa, w której środku znajduje się komora cieplna wraz z rdzeniem świecy. Prąd przekazywany na podzespół z cewki zapłonowej trafia na rdzeń za pomocą przewodu wysokiego napięcia połączonego z nakrętką kontaktową świecy. Rdzeń przekazuje napięcie dalej do elektrody środkowej. Następnie między elektrodą środkową i masową dochodzi do wyładowania elektrycznego, czyli wytworzenia i przeskoku iskry. Dzięki temu możliwy jest zapłon mieszanki paliwowo-powietrznej i rozruch silnika spalinowego.

Świece zapłonowe potrzebują odpowiedniej temperatury do pracy. Ich najbardziej skuteczne działanie następuje pomiędzy tzw. temperaturą samooczyszczania i temperaturą żarzenia, czyli średnio między 450 a 850 stopni Celsjusza. Temperatura samooczyszczania to minimalny parametr, jaki świeca musi osiągnąć, aby być w stanie oczyścić się z zanieczyszczeń związanych z procesem spalania mieszanki, czyli sadzy, nagaru. Powyżej tej temperatura cząsteczki zanieczyszczeń wypalane są z jej powierzchni. To szczególnie ważny proces, ponieważ zapobiega to łączeniu się cząsteczek sadzy lub oleju, które z kolei uniemożliwiłyby przeskok iskry między elektrodami. Temperatura żarzenia jest natomiast maksymalnym parametrem pracy świecy. Powyżej tej granicy dochodziłoby do nieprzewidzianych zapłonów mieszanki i zaburzenia cyklu spalania.

Rodzaje świec zapłonowych

Rodzaje świec zapłonowych

Wewnątrz komory spalania panują różne temperatury zależnie od rodzaju silnika, dlatego wybór świec zapłonowych jest również od tego uzależniony. Nie są to produkty zupełnie uniwersalne. Dzieli się je ogólnie ze względu na wartość cieplną na gorące i zimne. Komora cieplna gorących świec jest większa, a stopa ich izolatora dłuższa, dzięki czemu dłużej rozpraszają ciepło. Natomiast zimne podzespoły, ze względu na mniejszą komorę cieplną i krótszą stopę izolatora, nie gromadzą ciepła na długo, a szybko je odprowadzają.

Konstrukcyjnie nowoczesne świece zapłonowe nie różnią się wiele od swoich poprzedników. Jednak stosuje się w nich inne materiały, dzięki którym podzespoły nabierają wytrzymałości i trwałości. Wśród nich znajdują się srebro, iryd i platyna. W świecach platynowo-irydowych ich rdzeń i elektrody zrobione są z metalu szlachetnego. Innowacją jest również dużo cieńsza elektroda środkowa oraz bardziej zaostrzona elektroda boczna. W podwójnych świecach platynowych elektroda środkowa jest natomiast napawana laserowo, a elektroda masowa jest wtopiona. Obie elektrody wykonane są z platyny. Dzięki takiej budowie zapewniony jest szybki rozruch zimnego silnika oraz szybkie osiąganie temperatury samooczyszczania. Położenie elektrod w świecy zapłonowej, czyli fabryczny odstęp między nimi, jest ustawiany z wysoką precyzją. Wspomniane podzespoły sprawdzają się szczególnie w silnikach zasilanych gazem.

Różni producenci świec opracowują swoje innowacyjne pomysły na wprowadzanie zmian w swoich produktach. Ich wspólnym celem jest jednak niezawodność wyładowania między elektrodami, co oznacza jeszcze lepszą iskrę zapłonową i efektywne spalanie mieszanki.

Objawy zużycia świec zapłonowych

Objawy zużycia świec zapłonowych

Do najczęstszych oznak zużytych świec zapłonowych należą problemy z odpaleniem szczególnie zimnego silnika oraz postępujące, coraz gorsze osiągi. O ile pogorszenie wydajności następuje powoli i nie każdy kierowca może zauważyć ten objaw w odpowiednim czasie, o tyle trudności z rozruchem są już oczywistym problemem dla każdego właściciela samochodu. Wiążą się one z osadem powstałym na świecy w wyniku stosowania kiepskiej jakości paliwa, tworzeniem się nagaru w związku ze zbytnim spalaniem oleju silnikowego, a także możliwym uszkodzeniem uszczelki pod głowicą. Kiedy samochód użytkowany jest w większości czasu na krótkich odcinkach, na świecach również może pojawić się osad związany z niemożnością osiągnięcia przez nie temperatury samooczyszczania. Można to pośrednio dostrzec przez zmianę koloru dymu z rury wydechowej na ciemniejszą barwę (w przypadku utworzenia się nagaru na powierzchni podzespołów) lub nawet na niebieski kolor, gdy winowajcą są nagromadzone cząsteczki oleju. Kolejny objaw zużytych świec zapłonowych to problem z pracą układu napędowego manifestujący się szarpaniem i falowaniem obrotów silnika, szczególnie zauważalny przy niskiej prędkości obrotowej. Prócz wspomnianych symptomów może pojawić się również wyższe zużycie paliwa.

Najłatwiejszym sposobem na to, jak sprawdzić świece zapłonowe przy zauważeniu powyższych objawów, jest ich wykręcenie i wizualne oględziny ich stanu. Widoczny czarny osad (sadza), olej w gnieździe świecy zapłonowej i na jej powierzchni, czy też pomarańczowo-czerwony nalot zwany ferrocenem wskazują na konieczność wymiany podzespołów. Poza tym stopione elektrody lub pęknięta stopa izolatora, czy też inne uszkodzenie mechaniczne części zmuszają do jej wymiany. Można to zrobić samodzielnie lub skorzystać z pomocy fachowca.

Odpowiedzieliśmy sobie na pytanie, jak wyglądają zużyte świece zapłonowe, ale dlaczego właściwie dochodzi do ich zużycia?

 Wśród przyczyn niszczenia się tych ważnych dla pracy silnika materiałów eksploatacyjnych są: 
  • ! ekstremalne warunki pracy (świece eksploatowane są stale w temperaturze nawet do 1000 stopni Celsjusza, ciśnieniu wynoszącym ponad 100 atmosfer i są w ciągłym kontakcie z agresywnymi produktami spalania),
  • ! gotowość do działania na wysokich, ale również niskich obrotach silnika – typowa eksploatacja jednostki napędowej,
  • ! elektroerozja w związku z ciągłymi przeskokami iskry pomiędzy ich elektrodami – przerwa na świecy zapłonowej powiększa się, co sprawia, że do powstania wyładowania elektrycznego potrzeba coraz większego napięcia,
  • ! korozja elektrod wskutek gorących gazów, którymi wypełniona jest komora spalania,
  • ! utrata właściwości izolatorów ceramicznych w związku z długotrwałym obciążeniem termicznym.

W związku z tym, że powyższe objawy są trudno zauważalne gołym okiem należy regularnie wymieniać świece zapłonowe, aby zapobiec problemom z zapłonem i ryzyku uszkodzenia silnika.

Kiedy wymienić świece zapłonowe?

Kiedy wymienić świece zapłonowe

Wymiana świec zapłonowych uzależniona jest od przebiegu silnika z uwzględnieniem materiału, z jakiego są wykonane. Standardowe, tańsze podzespoły, które można znaleźć w starszych samochodach należy wymieniać nie rzadziej niż co 30 000 km. W międzyczasie warto sprawdzać ich stan, aby w porę wykryć osady i inne nieprawidłowości. Świece platynowe i irydowe są trwalsze, zatem ich wymiana może odbywać się co 80 000 do nawet 120 000 km przebiegu. Jednakże mimo większej wytrzymałości nowocześniejszych silników, które są w stanie pracować bez jednej ze świec, do katalizatora będzie przedostawało się niespalone paliwo, gdy w jednym z cylindrów zabraknie zapłonu, doprowadzając do jego zniszczenia.

Interwały wymiany ulegają skróceniu, gdy na powierzchni podzespołów pojawi się np. nagar. Wpływa on negatywnie na pracę silnika, obniżając jego osiągi i zwiększając zużycie paliwa. W większych ilościach może on doprowadzić do zablokowania się świecy, co w konsekwencji może nawet uszkodzić głowicę silnika. Jeżeli na częściach widoczny jest olej lub sadza, świadczy to o zbyt wysokim poziomie oleju silnikowego lub zużyciu pierścieni tłokowych. Ponadto jakiekolwiek deformacje na elektrodach lub ich stopienie również wymaga wymiany komponentów, ponieważ konsekwencją jej zaniedbania będzie przegrzewanie się jednostki napędowej i utrata mocy. Wymiana starych świec zapłonowych wiąże się z nabyciem całego zestawu. Trzeba pamiętać, że nie są to produkty uniwersalne, a trzeba dobrać je do konkretnego silnika. Informacje na ten temat można znaleźć w instrukcji obsługi naszego pojazdu.

Czasami pomocne w przypadku niewielkich zabrudzeń może okazać się czyszczenie świecy zapłonowej. Trzeba jednak pamiętać, że mocno inwazyjne tarcie za pomocą szczotek drucianych lub innych przyrządów o dość twardej powierzchni może uszkodzić elektrody. W razie zabrudzenia świec, które są wciąż zdatne do eksploatacji i nie wymagają wymiany, można użyć np. preparatu WD 40, który w sposób nieinwazyjny rozpuści zabrudzenia i delikatnie wyczyści świece, a poza tym uchroni je przed korozją i gromadzeniem się cząstek brudu.

Jak wymienić świece zapłonowe?

Jak wymienić świece zapłonowe

Można to zrobić samodzielnie, jeżeli posiada się odpowiednie doświadczenie lub skorzystać z pomocy specjalisty w warsztacie. Najważniejsze jest, aby pamiętać, żeby wymianę dokonywać ostrożnie na wyłączonym i zimnym silniku (choć niektórzy producenci samochodów zalecają wymianę na rozgrzanej jednostce, dlatego należy wcześniej sprawdzić instrukcję serwisową). Stare świece zapłonowe wykręca się z gniazd za pomocą odpowiedniego klucza, po uprzednim zdjęciu z nich przewodów wysokiego napięcia. Nowe trzeba wkręcać ręcznie, uważając, aby nie ustawić ich krzywo, a następnie za pomocą klucza dynamometrycznego dokręcać świece zapłonowe momentem zalecanym przez producenta. Na sam koniec nakłada się z powrotem przewody na świece.

Skomentuj

Your email address will not be published. Required fields are marked *