Konstrukcja świecy zapłonowej

W górnej części świecy zapłonowej znajduje się zacisk umożliwiający connect do układu zapłonowego.

Dokładna konstrukcja zacisku różni się w zależności od zastosowania świecy zapłonowej. Większość przewodów świec zapłonowych samochodów osobowych zatrzaskuje się na końcówce świecy, ale niektóre przewody mają złącza widełkowe, które są przymocowane do świecy pod nakrętką.
Wtyczki używane do tych zastosowań często mają końcówkę zaciskową, która służy dwóm celom jako nakrętka na cienkim gwintowanym wale, dzięki czemu można je stosować do obu typów połączeń.

Są one niezbędną częścią świecy zapłonowej.

Średnica podziałowa

Średnicę świecy zapłonowej mierzy się w poprzek gwintu. Skok świecy zapłonowej o każdej średnicy podano poniżej. Informacje te są przydatne przy nawiercaniu otworu w głowicy cylindrów na świecę zapłonową

M8 x 1,0 mm
M10 x 1,0 mm
M12 x 1,25 mm
M14 x 1,25 mm
M18 x 1,5 mm
M22 x 1,5 mm

Żeberka

Wydłużając powierzchnię pomiędzy zaciskiem wysokiego napięcia a uziemioną metalową obudową świecy zapłonowej, fizyczny kształt żeber poprawia izolację elektryczną i zapobiega wyciekom energii elektrycznej wzdłuż powierzchni izolatora od końcówki do metalowej obudowy. Zakłócona i dłuższa droga sprawia, że ​​prąd napotyka większy opór na powierzchni świecy zapłonowej, nawet w obecności brudu i wilgoci.

Izolator

Główna część izolatora wykonana jest z porcelany. Jego główną funkcją jest zapewnienie mechanicznego wsparcia dla elektrody środkowej, przy jednoczesnej izolacji wysokiego napięcia.

Spełnia on rolę drugorzędną, zwłaszcza w nowoczesnych silnikach z głęboko niedostępnymi świecami, polegając na wydłużeniu końcówki nad głowicą tak, aby była ona łatwiej dostępna.

Żeberka

Wydłużając powierzchnię pomiędzy zaciskiem wysokiego napięcia a uziemioną metalową obudową świecy zapłonowej, fizyczny kształt żeber poprawia izolację elektryczną i zapobiega wyciekom energii elektrycznej wzdłuż powierzchni izolatora od końcówki do metalowej obudowy. Zakłócona i dłuższa droga sprawia, że ​​prąd napotyka większy opór na powierzchni świecy zapłonowej, nawet w obecności brudu i wilgoci.

Końcówka izolatora

Końcówka izolatora, czyli część od metalowego korpusu świecy do elektrody środkowej wystająca do komory spalania, musi wytrzymywać wysokie temperatury, zachowując jednocześnie izolację elektryczną. Aby uniknąć przegrzania elektrody, musi ona również zapewniać dobrą przewodność cieplną. Porcelana głównego izolatora jest niewystarczająca, dlatego zastosowano ceramikę ze spiekanego tlenku glinu, zaprojektowaną tak, aby wytrzymywała temperaturę 650°C i napięcie 60 000 V. Dokładny skład i długość izolatora określa zakres temperatur świecy. Krótkie izolatory to „chłodniejsze” wtyczki. „Gorętsze” świece są wykonane z wydłużoną ścieżką do metalowego korpusu, izolując izolator na większej części jego długości za pomocą pierścieniowego rowka. Starsze świece zapłonowe, szczególnie w samolotach, wykorzystywały izolator wykonany z ułożonych warstw miki, ściśniętych przez napięcie w elektrodzie środkowej. Wraz z rozwojem benzyny ołowiowej w latach trzydziestych XX wieku problemem stały się osady ołowiu na mice, które skróciły okresy między koniecznością czyszczenia świecy zapłonowej. Aby temu przeciwdziałać, firma Siemens opracowała spiekany tlenek glinu w Niemczech.

Uszczelki

Ponieważ świeca zapłonowa po zamontowaniu uszczelnia również komorę spalania silnika, uszczelki zapewniają brak wycieków z komory spalania. Uszczelnienie jest zwykle wykonywane przy użyciu lutu wielowarstwowego, ponieważ nie ma lutu, który zwilża zarówno obudowę ceramiczną, jak i metalową, dlatego wymagane są stopy pośrednie.

Metalowa skrzynka

Metalowa obudowa (lub „płaszcz”, jak wielu ludzi ją nazywa) świecy zapłonowej przenosi moment dokręcania świecy, służy do odprowadzania ciepła z izolatora i przekazywania go do głowicy cylindrów oraz działa jako masa dla iskry przechodzące przez elektrodę środkową do elektrody bocznej. Ponieważ działa jak ziemia, dotknięcie go podczas zapłonu może być szkodliwe.

Elektroda środkowa

Elektroda środkowa jest połączona z zaciskiem za pomocą przewodu wewnętrznego i zwykle ceramicznej rezystancji szeregowej, aby zmniejszyć emisję szumu radiowego w wyniku iskrzenia. Końcówka może być wykonana z kombinacji miedzi, niklu i żelaza, chromu lub metali szlachetnych. Pod koniec lat siedemdziesiątych rozwój silników osiągnął etap, w którym „zakres temperatur” konwencjonalnych świec zapłonowych z elektrodami środkowymi ze stopu niklu nie był w stanie sprostać ich wymaganiom. Świeca, która była wystarczająco „zimna”, aby sprostać wymaganiom związanym z jazdą z dużą prędkością, nie byłaby w stanie spalić osadów węgla powstałych w miejskich warunkach zatrzymania i rozruchu i w takich warunkach zanieczyszczałaby, powodując przerwy w zapłonie silnika.

Podobnie świeca, która była wystarczająco „gorąca”, aby płynnie pracować w mieście, mogła w rzeczywistości stopić się, gdy została wezwana do radzenia sobie z dłuższą jazdą z dużą prędkością na autostradach, powodując poważne uszkodzenie silnika. Odpowiedzią na ten problem, wymyśloną przez producentów świec zapłonowych, była elektroda środkowa, która odprowadzała ciepło spalania od końcówki skuteczniej niż było to możliwe w przypadku stałego stopu niklu.

Do zadania wybrano miedź, a metodę wytwarzania elektrody środkowej z rdzeniem miedzianym opracowała firma Floform.

Elektroda środkowa jest zwykle tą, która jest przeznaczona do wyrzucania elektronów (katoda), ponieważ jest to najgorętsza (zwykle) część wtyczki; łatwiej jest emitować elektrony z gorącej powierzchni ze względu na te same prawa fizyczne, które zwiększają emisję pary z gorących powierzchni (patrz emisja termoelektryczna). Ponadto elektrony są emitowane tam, gdzie natężenie pola elektrycznego jest największe; jest to miejsce, w którym promień krzywizny powierzchni jest najmniejszy, i . z ostrego punktu lub krawędzi, a nie z płaskiej powierzchni (patrz wyładowanie koronowe). Najłatwiej byłoby wyciągnąć elektrony z elektrody spiczastej, ale elektroda spiczasta uległaby erozji już po kilku sekundach. Zamiast tego elektrony emitują z ostrych krawędzi końca elektrody; w miarę erozji tych krawędzi iskra staje się słabsza i mniej niezawodna.

Kiedyś powszechne było wykręcanie świec zapłonowych, usuwanie osadów z końcówek ręcznie lub za pomocą specjalistycznego sprzętu do piaskowania i piłowanie końca elektrody w celu przywrócenia ostrych krawędzi, ale praktyka ta stała się rzadsza, ponieważ świece zapłonowe są obecnie jedynie wymieniane w znacznie dłuższych odstępach czasu. Rozwój elektrod wysokotemperaturowych z metali szlachetnych (wykorzystujących metale takie jak itr, iryd, platyna, wolfram czy pallad, a także stosunkowo prozaiczne srebro lub złoto) umożliwił zastosowanie mniejszego drutu środkowego, który ma ostrzejsze krawędzie, ale nie będzie topić się lub korodować. Mniejsza elektroda pochłania również mniej ciepła z iskry i początkowej energii płomienia. W pewnym momencie firma Firestone wprowadziła na rynek świece z polonem na końcówce, kierując się wątpliwą teorią, że radioaktywność zjonizuje powietrze w szczelinie, ułatwiając powstawanie iskier.

Elektroda boczna lub elektroda masowa: rn Elektroda boczna wykonana jest ze stali wysokoniklowej i jest przyspawana do boku metalowej obudowy. Elektroda boczna również bardzo się nagrzewa, szczególnie w przypadku wystających zatyczek do nosa.

W niektórych konstrukcjach tej elektrody zastosowano rdzeń miedziany, aby zwiększyć przewodzenie ciepła.

Można również zastosować wiele elektrod bocznych, tak aby nie zachodziły na elektrodę środkową.