Zapalovací svíčky existují stejně dlouho jako spalovací motory a jsou často nepochopenou součástí. Tato základní příručka je navržena tak, aby pomohla technikovi, fanouškovi nebo závodnímu technikovi pochopit, používat a odstraňovat problémy se zapalovacími svíčkami.

Zapalovací svíčky jsou „okénkem“ do motoru a mohou být cenným diagnostickým nástrojem. Zapalovací svíčka zobrazuje stav uvnitř spalovacích komor motoru. Zkušený tuner dokáže pomocí zapalovacích svíček najít hlavní příčinu problémů, určit poměr vzduch-palivo a zvýšit výkon vozidla.

Základy zapalovacích svíček

Primární funkcí zapalovací svíčky je zapálit směs vzduchu a paliva ve spalovací komoře za jakýchkoli provozních podmínek.

Zapalovací svíčky musí poskytnout cestu a místo pro elektrickou energii ze zapalovací cívky, aby se vytvořila jiskra používaná k zapálení směsi vzduchu a paliva. Zapalovací systém musí dodat dostatečné množství napětí, aby jiskra přes mezeru mezi svíčkami. Tomu se říká „elektrický výkon“.

Koncová teplota zapalování zapalovací svíčky musí být udržována dostatečně nízká, aby se zabránilo předzápalu, ale dostatečně vysoká, aby se zabránilo znečištění. To se nazývá „tepelný výkon“ a je určeno zvoleným teplotním rozsahem.

Tepelný výkon zapalovací svíčky NGK

Teplotní rozsah zapalovací svíčky nemá žádný vztah k elektrické energii přenášené přes zapalovací svíčku. Teplotní rozsah zapalovací svíčky je rozsah, ve kterém svíčka dobře tepelně funguje. Tepelný výkon každé zapalovací svíčky NGK je označen číslem; nižší čísla označují teplejší typ, vyšší čísla označují chladnější typ.

Tepelný výkon a dráha tepelného toku zapalovacích svíček NGK

Některé základní strukturální faktory ovlivňující tepelný rozsah zapalovací svíčky jsou:

  • Plocha povrchu a/nebo délka nosu izolátoru
  • Tepelná vodivost izolátoru, střední elektrody atd.
  • Struktura střední elektrody, jako je měděné jádro atd.
  • Relativní poloha špičky izolátoru ke konci pláště (projekce)

Hlavním strukturálním rozdílem ovlivňujícím tepelné hodnocení je délka nosu izolátoru. Zapalovací svíčka horkého typu má delší špičku izolátoru. Nos izolátoru žhavější zapalovací svíčky má delší vzdálenost mezi zapalovací špičkou izolátoru a bodem, kde se izolátor setkává s kovovým pláštěm. Dráha pro odvod tepla z nosu izolátoru do hlavy válců je proto delší a vypalovací konec zůstává teplejší. Nos izolátoru teplejší zapalovací svíčky má také větší povrch, který je vystaven většímu množství zapálených plynů a snadno se zahřeje na vyšší teploty. Chladnější zapalovací svíčka funguje opačně.

ČTĚTE VÍCE
Jaké jsou příznaky vadného snímače tlaku oleje?

Teplotní rozsah musí být pečlivě zvolen pro správný tepelný výkon zapalovací svíčky. Pokud rozsah tepla není optimální, může to mít za následek vážné potíže. Optimální teplota konce vypalování je přibližně 500 °C (932 °F) až 800 °C (1472 °F). Dvě nejčastější příčiny problémů se zapalovacími svíčkami jsou zanášení uhlíkem (< 450 °C) a přehřátí (> 800 °C).

Příčiny znečištění uhlíkem:

  • Nepřetržitá jízda nízkou rychlostí a/nebo krátké jízdy
  • Teplotní rozsah zapalovací svíčky je příliš nízký
  • Směs vzduchu a paliva je příliš bohatá
  • Snížená komprese a spotřeba oleje v důsledku opotřebovaných pístních kroužků/stěn válce
  • Příliš retardované časování zapalování
  • Zhoršení systému zapalování

Znečištění před dodáním:

K znečištění uhlíkem dochází, když zapalovací konec zapalovací svíčky nedosáhne samočistící teploty přibližně 450 °C (842 °F). Po dosažení samočisticí teploty se z nosu izolátoru začnou vypalovat usazeniny uhlíku. Když je rozsah ohřevu příliš nízký pro otáčky motoru, teplota konce vypalování zůstane pod 450 °C a na špičce izolátoru se budou hromadit karbonové usazeniny. Tomu se říká zanášení uhlíkem. Když se nahromadí dostatek uhlíku, jiskra projde cestou nejmenšího odporu přes nos izolátoru ke kovovému plášti, místo aby přeskakovala mezeru. To obvykle vede k vynechání zapalování a dalšímu znečištění.

Pokud je zvolený teplotní rozsah zapalovací svíčky příliš nízký, zapalovací svíčka se může začít zanášet při nízkých otáčkách motoru nebo při provozu v chladných podmínkách s bohatou směsí vzduch-palivo. V některých případech lze nos izolátoru obvykle vyčistit provozováním motoru při vyšších otáčkách, aby se dosáhlo samočistící teploty. Pokud je zapalovací svíčka zcela zanesená a motor nebude fungovat správně, může být nutné zapalovací svíčku vyměnit a zjistit příčinu znečištění.

Příčiny přehřátí:

  • Teplotní rozsah zapalovací svíčky je příliš horký
  • Nedostatečný utahovací moment a/nebo žádné těsnění
  • Příliš pokročilé časování zapalování
  • Příliš nízké oktanové číslo paliva (dochází ke klepání)
  • Příliš chudá směs vzduchu a paliva
  • Nadměrné usazeniny ve spalovací komoře
  • Nepřetržitá jízda pod nadměrně velkým zatížením
  • Nedostatečné chlazení nebo mazání motoru

Nejzávažnějším důsledkem výběru příliš horkého tepelného rozsahu je přehřátí. Přehřátí způsobí rychlé opotřebení elektrod a může vést k předzápalu. K předzápalu dochází, když je směs vzduchu a paliva zapálena horkým předmětem/oblastí ve spalovací komoře předtím, než dojde k časované jiskře. Když teplota konce zapalovací svíčky (špičky) překročí 800 °C, může dojít k předzápalu pocházejícím z přehřáté keramiky izolátoru. Předstihové zapálení dramaticky zvýší teplotu a tlak ve válci, což může způsobit vážné a drahé poškození motoru. Při kontrole zapalovací svíčky, u které došlo k přehřátí nebo předčasnému zapálení, lze někdy nalézt puchýře na keramickém izolátoru a/nebo roztavené elektrody.

ČTĚTE VÍCE
Co by způsobilo, že Toyota Sienna nenastartuje?

Obecně platí, že mezi identickými typy zapalovacích svíček je rozdíl v teplotě hrotu mezi jednotlivými teplotními rozsahy přibližně 70 °C až 100 °C.

Teplota špičky a vzhled konce vypalování

Existuje mnoho vnějších vlivů, které mohou ovlivnit provozní teplotu zapalovací svíčky. Následuje stručný seznam, který je třeba zvážit, abyste se vyhnuli snížení výkonu a/nebo drahému poškození motoru.

Otáčky motoru a zatížení

  • Pokud má být motor provozován při vysokých otáčkách za minutu, při velkém zatížení nebo při vysokých teplotách po dlouhou dobu, může být zapotřebí nižší teplotní rozsah.
  • Naopak, pokud má být motor provozován při nízkých otáčkách nebo při nízkých teplotách po dlouhou dobu, může být zapotřebí vyšší teplotní rozsah, aby se zabránilo zanášení.

Směs vzduch-palivo

  • Příliš bohaté směsi vzduchu a paliva mohou způsobit snížení teploty špičky svíčky a hromadění uhlíkových usazenin, což může způsobit znečištění a vynechávání zapalování.
  • Příliš chudé směsi vzduchu a paliva mohou způsobit zvýšení teploty válce a svíčky, což může mít za následek klepání a/nebo předběžné vznícení. To může způsobit poškození zapalovací svíčky a/nebo vážné poškození motoru.
  • Pokud není k dispozici měřič poměru vzduch-palivo nebo analyzátor plynu, bude nutné během procesu ladění často vizuálně kontrolovat zapalovací svíčky, aby se určila správná směs vzduchu a paliva.

Typ/Kvalita paliva

  • Nízká kvalita a/nebo palivo s nízkým oktanovým číslem může způsobit klepání, které zvýší teplotu válce. Zvýšená teplota válce způsobí zvýšení teploty součástí spalovací komory (zapalovací svíčka, ventily, píst atd.) a při nekontrolovaném klepání povede k předzápalu.
  • Při použití paliva se směsí etanolu s vysokým obsahem etanolu ve vysoce výkonných aplikacích může být zapotřebí nižší teplotní rozsah. Předstih jiskry lze dále posunout, protože palivo se směsí etanolu má vyšší odolnost proti klepání (vyšší oktanové číslo). Kvůli sníženému klepání bude méně slyšitelné „varování“ z klepání, než se zapalovací svíčka přehřeje a předzapálí.
  • Některé typy palivových aditiv v palivech nižší kvality mohou způsobit usazeniny zapalovacích svíček, které mohou vést k vynechání zapalování, předčasnému zapálení atd.

Časování zapalování

  • Posunutí časování zapalování o 10° způsobí zvýšení teploty hrotu zapalovací svíčky přibližně o 70° až 100°C.
  • Pokud bylo časování zapalování posunuto blízko úrovně klepání, může být nutné použít zapalovací svíčku s nižším teplotním rozsahem. Vyšší teploty válců blízko úrovně klepání přiblíží koncovou teplotu zapalování zapalovací svíčky k rozsahu předzápalu.
ČTĚTE VÍCE
Proč moje klakson zní slabě?

Kompresní poměr

  • Výrazné zvýšení statického/dynamického kompresního poměru zvýší tlak ve válci a požadavek motoru na oktanové číslo. Snáze může dojít ke klepání. Pokud je motor provozován v blízkosti úrovně klepání, může být kvůli výsledným zvýšeným teplotám válců zapotřebí zapalovací svíčka s chladnějším rozsahem tepla.

Nucená indukce (turbopřeplňování, přeplňování)

  • Zapalovací svíčka s chladnějším rozsahem tepla může být nezbytná kvůli zvýšené teplotě válce jako plnicí tlak (tlak v potrubí) a následné zvýšení tlaku a teploty ve válci.

Teplota/vlhkost okolního vzduchu

  • S klesající teplotou nebo vlhkostí vzduchu roste hustota vzduchu, což vyžaduje bohatší směs vzduchu a paliva. Pokud směs vzduchu a paliva není správně obohacena a směs je příliš chudá, může dojít k vyšším tlakům/teplotám ve válci, klepání a následnému zvýšení teploty špičky zapalovací svíčky.
  • S rostoucí teplotou nebo vlhkostí vzduchu klesá hustota vzduchu, což vyžaduje chudší směs vzduchu a paliva. Pokud je směs vzduchu a paliva příliš bohatá, může dojít ke snížení výkonu a/nebo znečištění uhlíkem.

Barometrický tlak/nadmořská výška

  • Vzduchový (atmosférický) tlak a tlak ve válci klesají s rostoucí nadmořskou výškou. V důsledku toho se také sníží teplota špičky zapalovací svíčky.
  • Znečištění může nastat snadněji, pokud směs vzduchu a paliva není upravena tak, aby kompenzovala nadmořskou výšku. Vyšší nadmořská výška = méně vzduchu = méně paliva.

Typy abnormálního spalování

Předzápal

  • K předzápalu dochází, když je směs vzduchu a paliva zapálena horkým předmětem/oblastí ve spalovací komoře předtím, než dojde k časované jiskře.
  • Když teplota konce zapalovací svíčky (špičky) překročí 800 °C, může dojít k předzápalu pocházejícím z přehřáté keramiky izolátoru.
  • Nejčastěji je to způsobeno nesprávným (příliš horkým) rozsahem zapalovací svíčky a/nebo příliš pokročilým časováním zapalování. Nesprávně nainstalovaná (nedostatečný kroutící moment) zapalovací svíčka může také způsobit předzápal v důsledku nedostatečného přenosu tepla.
  • Předběžné zapálení dramaticky zvýší teplotu a tlak ve válci, což může roztavit a provrtat písty, spálit ventily atd.

Zaklepat

  • Nastává, když se část směsi vzduch-palivo ve spalovací komoře, mimo zapalovací svíčku, samovolně zapálí tlakem z čela plamene vycházejícího ze zapalovací svíčky. Dvě kolidující čela plamenů přispívají ke zvuku „klepání“.
  • Klepání se vyskytuje častěji při použití paliva s nízkým oktanovým číslem. Nízkooktanové palivo má nízkou odolnost proti klepání (nízká odolnost proti vznícení).
  • Klepání souvisí s časováním zapalování. (Klepání je někdy označováno jako „klepání jiskry“.) Zpoždění načasování zapalování sníží klepání.
  • Silné klepání často vede k předběžnému vznícení.
  • Silné klepání může způsobit rozbití a/nebo erozi součástí spalovací komory.
  • Klepání je někdy označováno jako „ping“ nebo „detonace“.
ČTĚTE VÍCE
Co znamená sloshing zvuk?

Selhání zapalování

  • Vynechání zapalování nastane, když jiskra projde dráhou nejmenšího odporu, místo aby přeskakovala mezeru. Selhání zapalování může být způsobeno následujícím:
    • Uhlíkové znečištění
    • Opotřebené nebo poškozené součásti zapalovacího systému
    • Příliš velká velikost mezery
    • Časování jiskry je příliš pokročilé nebo zpožděné
    • Poškozené zapalovací svíčky (prasklý izolátor, roztavené elektrody atd.)
    • Neodpovídající součásti zapalovacího systému (odpor zástrčky/odpor drátu, zapalovací cívky/zapalovací moduly atd.)
    • Nedostatečné primární a/nebo sekundární napětí cívky – napětí potřebné k přeskočení mezery zapalovací svíčky výše, než je výstup cívky