Firma NGK wyjaśnia rolę świec żarowych, które w okresie zimowym najlepiej udowadniają swoją niezbędność.
Gdy nadchodzi okres zimowy, uruchomienie silnika wysokoprężnego zależy od właściwości grzewczych świec żarowych. Wszystkie ich odmiany pozwalają usprawnić rozruch na zimno, jednakże kilka ich rodzajów w sposób szczególny zapewnia dodatkowe korzyści przy niskich temperaturach. Wiodący na świecie producent świec żarowych daje kilka rad w tym zakresie.
Zaledwie przed kilkoma dekadami uruchomienie silnika Diesla w niskich temperaturach trwało wiele sekund. Działo się tak, ponieważ pierwsze generacje świec żarowych potrzebowały dużo czasu na dostarczenie do komór spalania odpowiedniej dawki ciepła, a jednocześnie musiały być wystarczająco zabezpieczone przed przepaleniem się. Obecne świece żarowe zapewniają możliwość tysięcy natychmiastowych uruchomień silnika na zimno, nawet w najniższych temperaturach. Dodatkowo występują odmiany o szczególnie wysokiej wydajności. Ale dlaczego silnik wysokoprężny potrzebuje dodatkowego wsparcia?
W przeciwieństwie do silników benzynowych jednostki wysokoprężne pracują na zasadzie samozapłonu. Do cylindrów pobierane jest powietrze, a następnie ulega ono wysokiej kompresji, osiągając przy tym temperaturę 700-900° Celsjusza. Dzięki temu wtryskiwane paliwo ulega zapłonowi. Ale przy rozruchu na zimno lub w niskich temperaturach powietrze może wydostać się z cylindrów, uniemożliwiając tym samym rozruch silnika. W celu osiągnięcia wymaganej temperatury do komory spalania musi zostać dostarczona dodatkowa dawka ciepła.
Przegląd technologii świec żarowych
Doskonałą odpowiedzią na potrzebę odpowiedniego podgrzania w zmiennych warunkach są nowoczesne świece żarowe.
Świece żarowe są nieodzownym elementem zapewniającym właściwe działanie każdego silnika wysokoprężnego, a tym samym nie można z nich zrezygnować. Działają jak grzałka nurnikowa. Zanim silnik zostanie uruchomiony, do świecy żarowej dostarczana jest energia elektryczna, która powoduje rozgrzanie do bardzo wysokiej temperatury. Określa się to mianem żarzenia wstępnego. Wytwarza to dodatkową dawkę ciepła, której do uruchomienia w niskich temperaturach wymagają wszystkie silniki diesla. – wyjaśnia Wojciech Łyżwa General Manger Eastern Europe firmy NGK Spark Plug Europe
Występują dwie główne technologie świec żarowych – z metalowym i ceramicznym elementem grzejnym. Każda z nich charakteryzuje się specyficznymi parametrami w zakresie właściwości termicznych. Pomimo, że zewnętrznie są do siebie bardzo podobne, znacznie różnią się opornością i napięciem, a tym samym nie są zamienne.
Świece żarowe z prętem metalowym obejmują świece standardowe, świece SRM (świece samoregulujące się) oraz świece AQGS (zaawansowane świece szybko podgrzewające). W każdej z rodzaju zastosowano spiralę żarową wewnątrz rurki żarzenia wykonanej z metalu odpornego na działanie wysokiej temperatury. Ekstremalnie skompresowany, specjalny materiał – tlenek magnezu – znajdujący się wewnątrz rurki żarzenia zabezpiecza spiralę żarową przed wibracjami, a będąc doskonałym przewodnikiem cieplnym szybko odprowadza ciepło na zewnątrz, podnosząc tym samym temperaturę w komorze spalania i powodując zapłon paliwa. W zależności od średnicy i długości drutu w spirali grzewczej zmieniają się parametry grzewcze, co wpływa na szybkość żarzenia świecy.
Zdj.1. Świeca żarowa z prętem metalowym
Natomiast ceramiczne świece żarowe są konstruowane pod kątem możliwości pracy w najbardziej ekstremalnych warunkach. Dzięki wysokiemu punktowi topnienia materiału ceramicznego świece te są w stanie wytrzymać gwałtowne rozgrzewanie do wyższych temperatur przy wydłużonym okresie eksploatacji. Ten rodzaj świec żarowych obejmuje pierwszą generację świec ceramicznych SRC (ceramika samoregulująca), posiadające metalową spiralę grzewczą, świece drugiej generacji HTC (ceramika wysokotemperaturowa), wyposażone w ceramiczny element grzewczy oraz najnowszą generację NHTC (nowa ceramika wysokotemperaturowa), posiadającą w pełni ceramiczny element grzewczy i zapewniającą najwyższe osiągi.
Zdj.2. Ceramiczna świeca żarowa
Technologia nowej ceramiki wysokotemperaturowej to pionierskie rozwiązanie opracowane przez firmę NGK Spark Plug. Jej celem było wsparcie producentów samochodów w obniżeniu stopnia sprężania w silnikach Diesla, co wynika z coraz bardziej restrykcyjnych europejskich standardów w zakresie redukcji emisji niebezpiecznych substancji. Wyjątkowo dobra przewodność cieplna tych świec umożliwia sinikowi Diesla szczególnie szybkie osiągnięcie temperatury roboczej. W czasie krótszym niż 2 sekundy osiągają temperaturę 1.000° Celsjusza – nawet w temperaturach o wiele poniżej zera. Mogą również utrzymywać temperaturę do 1.350°C przez ponad 10 minut, zapewniając odpowiednie dogrzewanie. Z jednej strony ogranicza to powstawanie spalin w kolorze białym i niebieskim, a z drugiej przyczynia się do redukcji emisji węglowodorów i tlenku węgla. Poza tym zimny silnik nie hałasuje głośnym stukaniem. Generalnie ceramiczne świece żarowe mają szereg zalet, przede wszystkim w okresie zimowym. Obok korzyści wynikających z bardzo szybkiego rozgrzewania oraz dodatkowego żarzenia, sam element grzewczy może być o wiele mniejszy, dzięki czemu świece mają bardziej kompaktową budowę. Cechy te zapewniają korzyści szczególnie w okresie zimowym, ale również sprawdzają się ze względu na coraz mniejszą dostępną przestrzeń zabudowy w nowoczesnych silnikach. – stwierdza Wojciech Łyżwa
Jakość OE robi różnicę
Obecnie na aftermerkecie powszechnie dostępne są obydwie opisane główne technologie świec żarowych. Jednakże szczególnie w okresie zimowym okazuje się, że skuteczność i sprawność działania świec żarowych zależy od jakości konstrukcji oraz produkcji.
Jak potwierdza ekspert: Zaleca się stosowanie świec żarowych pochodzących wyłącznie od sprawdzonego producenta dostarczającego swoje produkty również na pierwszy montaż. Firma NGK Spark Plug od lat 60-tych doskonali dla wiodących producentów samochodów rozwiązania w zakresie wstępnego podgrzewania – pod kątem osiągów i parametrów oraz ochrony środowiska.
Aktualnie NGK Spark Plug oferuje na poszczególne rynki dwie linie w ramach marki NGK Ignition Parts: Yellow Line oraz D-Power. Obydwie cieszą się ogromnym sukcesem i w zależności od stosowania w różnych warunkach pogodowych stanowią doskonałe rozwiązanie dla dystrybutorów, warsztatów i samych kierowców. W sumie linie te obejmują ponad 260 referencji świec żarowych do samochodów osobowych, co pozwala na pokrycie zdecydowanej większości europejskiego parku samochodowego.
Wiele z oferowanych na aftermarkecie świec żarowych – w tym typu NHTC oraz AQGS – zostało bezpośrednio przejętych z wyposażenia oryginalnego. Dzięki temu zapewniają niezawodny rozruch sinika nawet w bardzo niskich temperaturach otoczenia, pozwalając jednocześnie ograniczyć emisję szkodliwych substancji w fazie rozgrzewania jednostki napędowej oraz zapewniając jej równomierną pracę. Zastosowana w każdej świecy żarowej solidna otoczka z azotynu krzemu to wyjątkowe rozwiązanie opracowane przez tego producenta. Rozwiązanie to zapewnia doskonałą przewodność cieplną, uszczelnienie, umożliwia wysoki moment dokręcenia oraz odpowiednio zabezpiecza spiralę grzewczą. Specjalna powłoka na korpusie zapewnia wysoki stopień ochrony przed korozją.
Zdj.3. Produkcja świec żarowych
Kluczowe w silnikach wyposażonych w filtr cząstek stałych DPF
Jest jeszcze jeden powód, dlaczego optymalne parametry pracy świecy żarowej mają kluczowe znaczenie nie tylko w okresie zimowym, ale również w ciągu całego roku. Ponieważ silniki wysokoprężne stały się bardziej skomplikowanymi jednostkami, świece żarowe obok wspomagania rozruchu na zimno, pełnią również dodatkowe funkcje. Dotyczy to również wspierania procesu oczyszczania spalin podczas pracy silnika.
W samochodach wyposażonych w silnik Diesla, w celu ograniczenia emisji świece żarowe muszą być zdolne do dogrzewania już od pierwszych kilometrów po ruszeniu. Ponadto wielu producentów samochodów wymaga świec żarowych zdolnych do żarzenia okresowo. W pewnych sytuacjach świece takie dostarczają ciepła nawet przy rozgrzanym silniku. Chronią w ten sposób silnik przed nadmiernym schłodzeniem, gdy przykładowo samochód zjeżdża z wzniesienia, a także umożliwiają poprawną regenerację filtra cząstek stałych DPF. - dodaje Wojciech Łyżwa
Niewłaściwie działające świece żarowe w samochodzie wyposażonym w filtr cząstek stałych mogą doprowadzić do jego zatkania, co w konsekwencji może skutkować koniecznością jego wymiany. W przeciwieństwie do świec zapłonowych producenci samochodów nie określają obowiązkowych interwałów wymiany świec żarowych, nawet jeżeli ich sprawność może pogarszać się z upływem czasu.
Na wiosnę lub w lecie można nie zauważyć problemów w działaniu świec żarowych, ale w zimie może się okazać, że silnik nie daje się uruchomić. Dlatego regularna kontrola i wymiana niesprawnych świec żarowych ma podstawowe znaczenie dla niezawodnego rozruchu silnika oraz ochrony innych podzespołów samochodu. – kontynuuje Wojciech Łyżwa
Na zakończenie warto podkreślić, że ku zaskoczeniu, świece żarowe pełnią wiele funkcji w silnikach wysokoprężnych.
Oprócz wspomagania rozruchu silnika na zimno, zmniejszając potrzebny stopień sprężania, przyczyniają się do ograniczenia emisji spalin. Mają bezpośredni wpływ na równomierną pracę silnika i sprawdzają się również w układach typu start-stop. Ograniczają do minimum osadzanie się w komorze spalania sadzy pochodzącej z niepełnego spalania paliwa. Wspomagają nawet filtr cząstek stałych DPF w procesie jego regeneracji. Dzieje się tak, ponieważ podnoszą temperaturę w komorze spalania, co z kolei zwiększa temperaturę spalin. Obecnie świece żarowe są rzeczywiście integralnym elementem sterowania dzisiejszych skomplikowanych silników wysokoprężnych. - podsumowuje Wojciech Łyżwa