Нікель, Платина чи Іридій? Чим відрізняються свічки запалювання

Без іскри не буває запалювання. Тож яку саме свічку запалювання слід встановлювати в двигун? Чому існують різні моделі та чим вони відрізняються? На процес запалювання суттєво впливають не лише матеріал, а й форма електрода або електродів. У старіших двигунах переважно використовуються свічки запалювання з нікелевими електродами, однак із часом матеріали та конструкції значно вдосконалилися.

Переваги багатоелектродних свічок

Свічки запалювання з двома, трьома або чотирма електродами мають довший термін служби, але не підвищують продуктивність.

Свічки запалювання з кількома заземлювальними електродами — наприклад, трьома — встановлюються на багатьох автомобілях. Основною причиною їх використання є збільшення ресурсу свічки. Оскільки іскра перескакує лише на один електрод за раз, а не на кілька одночасно, термін служби свічок запалювання можна просто й ефективно подовжити за допомогою використання свічок із кількома електродами. Нікелеві багатоелектродні свічки мають ресурс у два-три рази більший, ніж у свічок з одним електродом, хоча й не забезпечують підвищення продуктивності. Тому для багатьох застосувань на вторинному ринку вони залишаються економічно вигідними рішеннями. Свічки з трьома нікелевими електродами дешевші за іридієві або платинові аналоги та простіші у виробництві.

Не підходять для сучасних двигунів

Проте багатоелектродні конструкції створюють нові виклики для розробників двигунів. У свічках із трьома заземлювальними електродами неможливо точно передбачити, до якого саме електрода перескочить іскра. Через це точка запалювання щоразу може дещо змінюватися. Точне положення точки запалювання неможливо чітко визначити, що ускладнює цілеспрямовану оптимізацію процесу згоряння. Саме тому багатоелектродні конструкції сьогодні вважаються застарілими. Для сучасних автомобілів, які повинні відповідати жорстким вимогам щодо викидів і продуктивності, багатоелектродні свічки запалювання є непридатними через неточність моменту запалювання. Тому в сучасних двигунах використовуються свічки зі сплавами платини або іридію, які забезпечують тривалий термін служби.

Платинові чи іридієві електроди?

Платинові свічки значно довговічніші. Вони є золотою серединою між економічними нікелевими рішеннями та високопродуктивними іридієвими.

Щаблем вище за традиційні нікелеві свічки є свічки з платиновою вставкою. Для подовження терміну їхньої експлуатації до нікелевого електрода приварюють невелику платинову вставку, яка поглинає більшу частину ерозії, спричиненої іскровими розрядами. Така конструкція захищає електрод від механічного та термічного зношування і забезпечує стабільні характеристики запалювання протягом тривалого часу.

Свічки запалювання з платиновою вставкою на бічному електроді завжди поєднуються з центральним електродом із платини або іридію. Така комбінація матеріалів забезпечує стабільне запалювання навіть у складних умовах експлуатації. З точки зору ефективності запалювання це значно краще рішення ніж традиційна багатоелектродна нікелева свічка. Платинова вставка покращує формування іскри та зменшує зношування бічного електрода, що особливо важливо при збільшених сервісних інтервалах.

Іридієва технологія Super Ignition

Іридієві свічки запалювання мають надзвичайно тонкі центральнийі і заземлюючий електроди. Це забезпечує потужну іскру за будь-яких умов.

Для застосувань із найвищими вимогами до ефективності запалювання DENSO розробила технологію Super Ignition Plug. В її основі — надтонкий іридієвий центральний електрод діаметром лише 0,4 мм. На бічному електроді розташована точно сформована голка з іридію або платини діаметром від 0,7 до 1,0 мм, що створює принцип запалювання «точка до точки». Перевага такої конструкції полягає у зменшенні маси металу, яку необхідно зарядити котушці запалювання. Іскра формується на дуже малій площі, тому навіть невелика кількість енергії забезпечує надійне запалювання. Крім того, надтонкий заземлювач суттєво зменшує ефект гасіння полум’я та забезпечує його безперешкодне поширення. Це покращує стабільність запалювання, особливо під час холодного запуску двигуна або роботи під високим навантаженням.

Поєднання тонкого центрального електрода та голчастої конструкції бічного електрода є ключовою особливістю свічок DENSO Iridium TT, спеціально розроблених для вторинного ринку. Вони поєднують OE-технології з широкою сумісністю з різними моделями автомобілів і доступні для багатьох моделей.

Перевірка зазору між електродами більше не потрібна

Ще однією перевагою є відсутність необхідності перевіряти зазор між електродами. Для традиційних нікелевих свічок запалювання стандартною практикою була точна перевірка відстані між центральним і заземлювальним електродами перед встановленням і, за потреби, коригування її щупом - нерідко з точністю до десятих часток міліметра. Таке регулювання було критично важливим для забезпечення стабільного запалювання, особливо в автомобілях старших поколінь.

Сучасні іридієві свічки запалювання, такі як DENSO Iridium TT, значно менш чутливі до відхилень зазору між електродами. Висока енергетична щільність системи запалювання забезпечує надійне утворення іскри навіть за незначних змін зазору, що спрощує встановлення та зменшує ризик помилок. Крім того, виробник не рекомендує регулювати зазор на цих іридієвих свічках запалювання, оскільки це може пошкодити їхні тонкі електроди.

Порівняння матеріалів

Лабораторні випробування демонструють різну швидкість поширення фронту полум’я для різних матеріалів за однакових умов роботи.

Розташування електродів свічки запалювання безпосередньо в камері згоряння піддає їх впливу екстремальних термічних і механічних навантажень. Високі температури, піковий тиск і швидкі цикли нагрівання та охолодження вимагають використання матеріалів, здатних надійно працювати протягом мільйонів циклів згоряння — до 180 000 кілометрів пробігу для окремих типів свічок запалювання.

Поступова еволюція матеріалів

Нікель є перевіреним базовим матеріалом із типовим діаметром електрода 2,5 мм. Він забезпечує надійне запалювання та є економічно вигідним рішенням, проте його можливості обмежені за високих термічних навантажень.

Платина відзначається високою термостійкістю та стійкістю до окиснення. Платинова вставка дозволяє зменшити діаметр електрода приблизно до 1,1 мм і суттєво подовжити термін служби порівняно з нікелем. Платинові свічки були особливо поширені у 1980-х і 1990-х роках, проте згодом їх дедалі частіше почали замінювати іридієві рішення. Іридій є найтвердішим і найбільш термостійким матеріалом, який коли-небудь використовувався у виробництві свічок запалювання.

DENSO використовує запатентований сплав іридію та родію, який забезпечує рівень стійкості до окиснення, порівнянний із платиною. Завдяки інноваційним технологіям виробництва, зокрема 360-градусному лазерному зварюванню, компанія виготовляє центральні електроди діаметром лише 0,7 мм, 0,55 мм і навіть 0,4 мм. Такі надтонкі електроди забезпечують точкове запалювання за менших енергетичних витрат. Одночасно вони менше перешкоджають поширенню полум’я та знижують відведення тепла від початкового осередку займання, зменшуючи так званий ефект гасіння та підвищуючи ефективність згоряння.

Додатковою перевагою є дуже низький електричний опір дорогоцінних металів, який залишається стабільним навіть у складних умовах експлуатації. Це дозволяє котушці запалювання формувати потужну іскру протягом усього терміну служби свічки — навіть за високих навантажень на двигун і в складних дорожніх умовах.