Jak działają świece zapłonowe

Świeca zapłonowa to urządzenie elektryczne montowane w głowicy cylindrów niektórych silników spalinowych, które zapala sprężoną benzynę w aerozolu za pomocą iskry elektrycznej. Świece zapłonowe mają izolowaną elektrodę środkową, która jest połączona silnie izolowanym przewodem z cewką zapłonową lub obwodem iskrownika na zewnątrz, tworząc z uziemionym zaciskiem na podstawie świecy iskiernik wewnątrz cylindra. Silniki spalinowe można podzielić na silniki o zapłonie iskrowym, które do rozpoczęcia spalania wymagają świec zapłonowych, oraz silniki o zapłonie samoczynnym (silniki wysokoprężne), które sprężają powietrze, a następnie wtryskują olej napędowy do podgrzanej mieszanki sprężonego powietrza, gdzie następuje samozapłon. Silniki o zapłonie samoczynnym mogą wykorzystywać świece żarowe w celu poprawy charakterystyki zimnego rozruchu.

Świeca zapłonowa spełnia dwie podstawowe funkcje:

Do zapalenia mieszanki paliwowo-powietrznej. Energia elektryczna przekazywana jest przez świecę zapłonową, przeskakując szczelinę po stronie zapłonowej świecy, jeśli napięcie dostarczane do świecy jest wystarczająco wysokie. Ta iskra elektryczna zapala mieszankę benzyny i powietrza w komorze spalania. Aby usunąć ciepło z komory spalania. Świece zapłonowe nie mogą wytwarzać ciepła, mogą jedynie je usuwać. Temperatura końca zapłonu świecy musi być utrzymywana na wystarczająco niskim poziomie, aby zapobiec przedwczesnemu zapłonowi, ale jednocześnie na tyle wysokim, aby zapobiec zanieczyszczeniu. Świeca zapłonowa działa jak wymiennik ciepła, pobierając niepożądaną energię cieplną z komory spalania i przekazując ciepło do układu chłodzenia silnika. Zakres temperatur świecy zapłonowej definiuje się jako jej zdolność do odprowadzania ciepła z końcówki.

Operacja :

Wtyczka jest podłączona do wysokiego napięcia generowanego przez cewkę zapłonową lub iskrownik. Gdy elektrony wypływają z cewki, pomiędzy elektrodą środkową a elektrodą boczną powstaje różnica napięcia. Prąd nie może płynąć, ponieważ paliwo i powietrze w szczelinie są izolatorem, ale wraz z dalszym wzrostem napięcia zaczyna zmieniać się struktura gazów między elektrodami. Gdy napięcie przekroczy wytrzymałość dielektryczną gazów, gazy ulegają jonizacji. Zjonizowany gaz staje się przewodnikiem i umożliwia przepływ elektronów przez szczelinę. Świece zapłonowe zwykle wymagają napięcia przekraczającego 20 000 woltów, aby prawidłowo „zapalić”.

Gdy prąd elektronów przepływa przez szczelinę, podnosi temperaturę kanału iskrowego do 60 000 K. Intensywne ciepło w kanale iskrowym powoduje bardzo szybkie rozszerzanie się zjonizowanego gazu, przypominające małą eksplozję. Jest to „kliknięcie” słyszalne podczas obserwacji iskry, podobne do błyskawicy i grzmotu.

Ciepło i ciśnienie zmuszają gazy do wzajemnej reakcji, a pod koniec iskry w iskierniku powinna pojawić się mała kula ognia, gdy gazy spalają się samodzielnie. Rozmiar tej kuli ognia lub jądra zależy od dokładnego składu mieszaniny pomiędzy elektrodami i poziomu turbulencji w komorze spalania w momencie pojawienia się iskry. Małe jądro sprawi, że silnik będzie pracował tak, jakby zapłon był opóźniony, a duże, jak gdyby zapłon był przyspieszony.