Ewolucja techniczna świec żarowych

20 sierpnia 2019 | Artykuł

Świece żarowe, wynalezione na początku XX wieku, są kluczowym elementem wszystkich silników Diesla. DENSO rozpoczęło produkcję świec żarowych w 1963 r. W przeciwieństwie do podstawowych konstrukcji świec żarowych sprzed ponad 70 lat, współczesne świece żarowe odgrywają o wiele większą rolę w zakresie wydajności silnika. W artykule prześledzimy ewolucję świec żarowych, które zmieniały się wraz z wymaganiami pojazdów wyposażonych w silniki Diesla.

Dlaczego świece żarowe są ważne? Krótka historia...

Main Gp Graf Pl (1)

Świeca żarowa jest zasadniczo elementem grzejnym stosowanym do wspomagania rozruchu silników Diesla. W niskich temperaturach masa bloku cylindra i głowicy w silniku wysokoprężnym powoduje pochłanianie ciepła sprężania, co zapobiega skutecznemu samozapłonowi mieszanki paliwowo-powietrznej. Świece żarowe rozwiązują ten problem.

Trzpień żarowy znajduje się na końcu świecy żarowej. Świece są umieszczone w każdym cylindrze silnika Diesla, osiągając wysokie temperatury i zapewniając wystarczającą ilość ciepła do przeprowadzenia procesów samozapłonu i spalania.

DENSO od ponad 50 lat jest pionierem w projektowaniu i produkcji świec żarowych, które przekraczają standardy jakości OEM. Firma wprowadziła na rynek wtórny szereg innowacji. DENSO było pierwszym producentem ceramicznych świec żarowych. Co więcej, firma oferuje szeroki zakres zamiennych świec żarowych dla różnych zastosowań, co czyni ją jednym z największych dostawców tych części w Europie.

Pierwsze świece żarowe – zupełnie inna konstrukcja

Najwcześniejsze konstrukcje świec żarowych są niemal kompletnie różne od świec dostępnych obecnie na rynku. Pierwsze świece żarowe miały prostą konstrukcję składającą się z bardzo grubej blachy, w której znajdował się drut mogący osiągnąć wysoką temperaturę, zwinięty w jedną lub kilka cewek pełniących funkcję rezystora. Zazwyczaj były to świece na niskie napięcie, które bardzo wolno się rozgrzewały – średni czas nagrzewania wynosił około 60 sekund. Pierwsze świece żarowe były mniej odporne na styczność ze spalinami i charakteryzowały się krótszą żywotnością, a w przypadku awarii jednej ze świec, wyłączał się cały obwód, co powodowało awarię silnika i wymagało skomplikowanych napraw.

Wkrótce rozwój silników Diesla przyspieszył do tego stopnia, że ​​podstawowe konstrukcje świec żarowych z lat 60. XX wieku nie miały już zastosowania. Producenci pojazdów potrzebowali bardziej niezawodnych świec żarowych, które zapewniłyby skuteczny samozapłon mieszanki paliwowo-powietrznej, a ponieważ silniki Diesla stawały się coraz mocniejsze, ważne było również, aby świece żarowe miały wyższe napięcie. Doprowadziło to do opracowania świecy z trzpieniem żarowym.

Świece żarowe z jedną spiralą grzejną

W przeciwieństwie do wczesnych konstrukcji, świece żarowe z pojedynczą spiralą grzejną posiadały rezystor wykonany z cienkiego drutu zwiniętego w kilka cewek. Element ten został umieszczony wewnątrz żelaznej rurki i przyspawany z jednej strony. Po wypełnieniu rurki proszkiem izolacyjnym, była ona wpychana do odlewanego z żelaza korpusu. W efekcie powstał znacznie trwalszy i wydajny produkt. Niska rezystancja świecy żarowej oznaczała, że ​​mogła ona skutecznie wytrzymywać wyższe napięcia i temperatury, co przekładało się na bardziej efektywne działanie silnika.

Świeca żarowa z pojedynczą spiralą grzejną charakteryzowała się także dłuższą żywotnością. Dzięki optymalnym ​​właściwościom, świece żarowe ze spiralą grzejną łączą napięcie robocze, maksymalną temperaturę grzania wstępnego i czas nagrzewania, aby spełnić wymagania wszystkich pojazdów, zachowując przy tym wysoką odporność na reakcje chemiczne oraz uszkodzenia mechaniczne i termiczne. Różnica w czasie nagrzewania była znacząca – większość świec z trzpieniem żarowym rozgrzewała się w zaledwie 17 sekund – o 43 sekundy szybciej, niż świece produkowane we wcześniejszej technologii.

Graf 1 PlŚwiece z trzpieniem żarowym były w stanie wytrzymać wyższe temperatury i napięcia w porównaniu z wcześniejszymi konstrukcjami świec żarowych

Świece żarowe z podwójną spiralą grzejną

Choć czas rozgrzewania wynoszący 17 sekund wydawał się imponujący w latach 70., już dekadę później producenci pojazdów zgłaszali potrzebę jeszcze szybszego samozapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej, co zachęciło do dalszego rozwoju świec żarowych. W odpowiedzi na zapotrzebowanie, opracowano samoregulującą się świecę żarową z podwójną spiralą grzejną. W odróżnieniu od tradycyjnych świec żarowych z jedną spiralą grzejną, zwykle wykonaną z niklu, świece żarowe z podwójną spiralą grzejną posiadały dwa rezystory. Dodatkowy rezystor pełnił funkcję regulatora i odegrał znaczącą rolę w poprawie skuteczności działania świec żarowych.

W świecach żarowych z jedną spiralą grzejną ogrzewanie było odwrotnie proporcjonalne do oporności – jeśli oporność była niska, świeca nagrzewała się bardzo szybko i przepalała, natomiast gdy oporność była wysoka, świeca nagrzewała się powoli, w niskiej temperaturze. Dodanie samoregulującego rezystora zapewniło świecy żarowej dodatni współczynnik temperaturowy, co oznacza, że ​​im wyższą temperaturę osiągnie spirala regulacyjna, tym wyższa jest jej oporność. Dzięki temu rozwiązaniu świeca żarowa mogła nagrzać się w krótszym czasie, zapewniając niezawodny samozapłon mieszanki paliwowo-powietrznej w silniku Diesla w zaledwie siedem sekund.

Graf 2 Pl

Świece żarowe z podwójną spiralą grzejną były w stanie osiągnąć wyższą temperaturę w krótszym czasie, zapewniając skuteczny samozapłon mieszanki w zaledwie siedem sekund

Ewolucja materiałów w zgodzie z przepisami

Na początku lat 90. XX wieku pojazdy z silnikiem Diesla zaczęły być poddawane intensywnej kontroli pod kątem emisji. Wprowadzono surowe ograniczenia w zakresie emisji zanieczyszczeń. Nowe ustawodawstwo objęło również świece żarowe, które, jak stwierdzono, muszą zapewniać fazę grzania wstępnego oraz pozostawać rozgrzane przez około 90 sekund po uruchomieniu silnika, aby lepiej wspomagać samozapłon mieszanki paliwowo-powietrznej w niskich temperaturach. Proces ten, nazywany dogrzewaniem, miał pozytywny wpływ na świece żarowe, przekładał się na ograniczenie emisji i przyspieszał rozruch silnika.

Typowe konstrukcje świec żarowych wymagały jednak zastosowania innych materiałów, aby spełnić wymagania związane z dogrzewaniem. W związku z tym producenci rozpoczęli badania nad nowymi stopami i innowacyjnymi procesami produkcyjnymi, aby rozwinąć konstrukcje świec żarowych z pojedynczą spiralą grzejną.

Ceramiczne świece żarowe

Będąc liderem w projektowaniu części motoryzacyjnych, DENSO stało się pierwszym dostawcą OE produkującym ceramiczne świece żarowe, które poprawiają skuteczność samozapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej i redukują emisję spalin zgodnie z nowymi przepisami. Innowacyjna świeca żarowa została wykonana z ceramicznego elementu grzejnego. Przewodzący charakter materiału ceramicznego sprawia, że ​​element grzejny może wytrzymać wyższe temperatury i ma dłuższą żywotność.

Dzięki ciągłemu rozwojowi technologii kontroli temperatury świec żarowych, DENSO było w stanie dokładnie kontrolować właściwości podwyższania temperatury nowych ceramicznych elementów świec żarowych, aby szybciej podwyższać temperaturę w komorze spalania, a tym samym zapewniać efektywniejszy samozapłon i większą trwałość.

Graf 4 Pl (1)Ceramiczne świece żarowe DENSO stanowią doskonałą alternatywę dla tradycyjnych świec metalowych, charakteryzując się wydłużonym czasem dogrzewania i lepszą odpornością termiczną

Graf 5 PlWydajność ceramicznej świecy żarowej

Świece żarowe z szybkim grzaniem wstępnym

Niedługo potem DENSO wprowadziło na rynek technologię podwójnej spirali z szybkim grzaniem wstępnym dla metalowych świec żarowych – samoregulujący rezystor, który umożliwia szybkie uruchomienie silnika, a także zmniejszenie hałasu, wibracji i emisji.

Graf 3 PlŚwiece żarowe z szybkim grzaniem wstępnym mogą osiągnąć temp. 1000˚C w ok. 1,5 – 4 sekundy

Kompletna oferta świec żarowych DENSO

Obecnie DENSO oferuje na rynku wtórnym szeroką gamę świec żarowych, w tym świece z pojedynczą spiralą grzejną, z podwójną spiralą grzejną, świece ceramiczne i z szybkim grzaniem wstępnym. Wszystkie świece żarowe DENSO znacząco przekraczają standardy jakości OE dla każdego modelu pojazdu. Dzięki temu DENSO jest nie tylko rozpoznawalną marką na rynku wtórnym, ale także znacząco przyczyniło się do zwiększenia wydajności pojazdów z silnikami Diesla.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o świecach żarowych DENSO, pobierz nasz katalog.

W kolejnym artykule przyjrzymy się innym sposobom, w jakie świece żarowe pomagają zmniejszyć emisję spalin, m.in. dzięki efektywnej współpracy z filtrem cząstek stałych (DPF) w celu skrócenia czasu regeneracji.

Back to overview Powrót do przeglądu