Niklowe, platynowe, irydowe – czym różnią się poszczególne rodzaje świec zapłonowych?

Zalety świec z wieloma elektrodami

Świece zapłonowe z dwiema, trzema lub czterema elektrodami charakteryzują się dłuższą żywotnością, ale nie poprawiają osiągów silnika.

W wielu pojazdach montowane są świece zapłonowe z kilkoma elektrodami masowymi – na przykład trzema. Głównym powodem stosowania kilku elektrod masowych jest wydłużenie ich żywotności. Ponieważ iskra przeskakuje tylko na jedną elektrodę naraz, a nigdy na kilka jednocześnie, zastosowanie kilku elektrod pozwala w prosty i skuteczny sposób wydłużyć żywotność świec zapłonowych. Niklowe świece wieloelektrodowe zapewniają dwu- lub trzykrotnie dłuższą żywotność w porównaniu ze świecami jednoelektrodowymi, nie zwiększają jednak przy tym osiągów silnika. Dlatego w wielu zastosowaniach na rynku części zamiennych są one ekonomicznie opłacalnym rozwiązaniem. Trzy elektrody niklowe są tańsze i prostsze w produkcji niż elektrody irydowe lub platynowe.

Wymagania nowoczesnych silników

Świece zapłonowe z kilkoma elektrodami stawiają jednak przed konstruktorami silników nowe wyzwania: w przypadku świec wyposażonych w trzy elektrody masowe nie da się przewidzieć, na którą z nich przeskoczy iskra. Punkt zapłonu ulega zatem niewielkim wahaniom. Nie da się jednoznacznie określić dokładnego położenia punktu zapłonu, co utrudnia precyzyjną optymalizację procesu spalania. Z tego powodu konstrukcje wieloelektrodowe uznaje się obecnie za przestarzałe. W nowoczesnych pojazdach, które muszą spełniać rygorystyczne wymagania dotyczące emisji spalin i osiągów, wieloelektrodowe świece zapłonowe są nieodpowiednie ze względu na nieprecyzyjny moment zapłonu. Dlatego we wszystkich nowoczesnych silnikach stosuje się świece zapłonowe wykorzystujące stopy platyny lub irydu, aby spełnić wymagania dotyczące długiej żywotności.

Elektrody platynowe czy irydowe?

Platynowe świece zapłonowe są znacznie trwalsze niż niklowe i stanowią kompromis między ekonomią (świece niklowe) a najwyższą wydajnością (świece irydowe).

Świece z platynową końcówką elektrody masowej plasują się o jeden stopień wyżej od zwykłych świec zapłonowych z elektrodami niklowymi. W celu wydłużenia żywotności świecy, do niklowej elektrody masowej przyspawana jest niewielka platynowa końcówka, która przejmuje większość erozji spowodowanej przeskokiem iskry. Taka konstrukcja chroni elektrodę przed zużyciem mechanicznym i termicznym oraz zapewnia stałą wydajność zapłonu przez dłuższy czas.

Świece zapłonowe z elektrodą masową z platynową końcówką zawsze posiadają elektrodę środkową wykonaną z platyny lub irydu. Takie połączenie materiałów zapewnia stabilny zapłon nawet w trudnych warunkach eksploatacyjnych. Pod względem wydajności zapłonu jest to znacznie lepsze rozwiązanie niż tradycyjne wieloelektrodowe świece niklowe. Platynowa końcówka zapewnia precyzyjne kierowanie iskry i ogranicza erozję elektrody masowej, co szczególnie dobrze sprawdza się  przy wydłużonych okresach między przeglądami.

Irydowe świece zapłonowe SIP

Irydowe świece zapłonowe posiadają wyjątkowo cienką elektrodę środkową i masową, co zapewnia mocną iskrę w każdych warunkach.

Z myślą o zastosowaniach wymagających najwyższej wydajności zapłonu DENSO opracowało technologię SIP. Świece SIP posiadają wyjątkowo cienką, irydową elektrodę środkową o średnicy zaledwie 0,4 mm. Igłowa elektroda masowa jest z kolei wykonana z irydu lub platyny i ma średnicę od 0,7 do 1,0 mm, co zapewnia idealny zapłon. Zaletą tego rozwiązania jest mniejsze napięcie, które musi wygenerować cewka zapłonowa: iskra przeskakuje na bardzo małą odległość, co oznacza, że nawet niewielka ilości energii jest wystarczająca do wywołania niezawodnego zapłonu. Ponadto bardzo cienka elektroda masowa wyjątkowo skutecznie ogranicza efekt tłumienia płomienia i pozwala mu swobodnie się rozprzestrzeniać we wszystkich kierunkach. Poprawia to stabilność zapłonu, zwłaszcza podczas rozruchu zimnego silnika lub przy dużym obciążeniu.

Połączenie precyzyjnej elektrody środkowej oraz igłowej elektrody masowej jest kluczową cechą świec zapłonowych Iridium TT DENSO, które zostały opracowane specjalnie z myślą o rynku części zamiennych. Irydowe świece TT DENSO łączą w sobie zaawansowaną technologię OE z szeroką kompatybilnością z różnymi modelami pojazdów.

Porównanie materiałów

Badania laboratoryjne wykazują zróżnicowane tempo rozprzestrzeniania się czoła płomienia w identycznych warunkach.

Elektrody świecy zapłonowej są umieszczone bezpośrednio w komorze spalania, co naraża je na ekstremalne obciążenia termiczne i mechaniczne. Wysokie temperatury, skoki ciśnienia i szybkie cykle pracy wymagają stosowania materiałów, które będą działać niezawodnie przez miliony cykli spalania – w przypadku niektórych rodzajów świec zapłonowych nawet do 180 000 kilometrów przebiegu.

Nikiel jest sprawdzonym, standardowym materiałem, stosowanym zazwyczaj w elektrodach o średnicy 2,5 mm. Świece niklowe charakteryzują się niezawodnym zapłonem i są ekonomiczne, jednak możliwości tego materiału sięgają granic wraz ze wzrostem wymagań termicznych.

Platyna charakteryzuje się wysoką odpornością na wysokie temperatury oraz utlenianie. Platynowa końcówka elektrody masowej pozwala zmniejszyć jej średnicę do około 1,1 mm i znacznie wydłuża jej żywotność w porównaniu z elektrodą niklową. Rozwiązania oparte na platynie były szczególnie popularne w latach 80. i 90. XX wieku, ale obecnie są coraz częściej zastępowane rozwiązaniami opartymi na irydzie. Iryd jest najtwardszym i najbardziej odpornym na wysokie temperatury materiałem, jaki kiedykolwiek zastosowano w świecach zapłonowych.

DENSO stosuje opatentowany stop irydu i rodu, który charakteryzuje się wyższą odpornością na utlenianie.. Dzięki innowacyjnym technologiom produkcyjnym, w tym procesowi spawania laserowego 360°, możliwe jest wytwarzanie elektrod środkowych o średnicach zaledwie 0,7 mm, 0,55 mm, a nawet 0,4 mm. Te ultracienkie elektrody umożliwiają precyzyjny zapłon przy zmniejszonym napięciu zapłonowym, a jednocześnie ułatwiają rozprzestrzenianie się płomienia. Co więcej, minimalizują także rozpraszanie ciepła z płomienia, ograniczają tzw. efekt tłumienia i poprawiają wydajność spalania.

Zastosowane w konstrukcji świecy metale szlachetne charakteryzują się także bardzo niską rezystancją elektryczną, która pozostaje stała nawet w trudnych warunkach eksploatacyjnych. Dzięki temu świeca zapłonowa może niezawodnie wytwarzać mocną iskrę przez cały okres eksploatacji, nawet przy dużym obciążeniu silnika i w wymagających warunkach jazdy.