Zapalovací svíčky: Co všechno musí vydržet? A čím se liší teplá a studená svíčka?

Bez zapalovací svíčky by současný zážehový motor neběžel. Poměrně nenápadná součástka navíc musí odolávat značným teplotám a tlakům. Čím se zapalovací svíčky liší a jaké jsou jejich nedůležitější charakteristiky?

První praktické použití zapalovací svíčky ve spalovacím motoru je spojeno se jménem Belgičana Josepha Étiennea Lenoira. Psal se rok 1860. Ten toto zařízení použil k zapálení směsi u svého motoru. K patentování zapalovací svíčky ale došlo až o třicet osm let později. A to hned třemi vynálezci: Nikolou Tesla, Frederickem Richardem Simmsem a Robertem Boschem. Později se ve spojení se zapalovací svíčkou objevila další slavná jména. Třeba Albert Champion, zakladatel známé firmy na její výrobu.

Zapalovací svíčka je sice na pohled drobnou součástkou, avšak podmínky, v nichž je nucena pracovat, zaslouží minimálně uznání. Jak se stále zvyšují měrné výkony motorů a současně se vede snaha o prodloužení životnosti svíčky, jsou na ni kladeny stále vyšší nároky. Ostatně posuďte sami.

Tím, že zapalovací svíčka zasahuje do spalovacího prostoru motoru, musí být schopná odolávat rychlému střídání teplot v rozmezí přibližně od 2000 do 2500 stupňů a tlakům až 6 MPa. Současně ale při sání motoru dochází ve válci k podtlaku a zároveň snížení teploty na asi 80 stupňů. Ale to není vše. Pro zajímavost - u šestiválcového motoru při otáčkách 5000 za minutu je za jednu minutu potřeba 15 000 jisker! Za jednu minutu tak jedna svíčka zapaluje 2500krát, což je více jak 40krát za sekundu! Dále na svíčku působí nepříznivé chemické vlivy, kdy prostředí spalovacího prostoru je dost agresivní, nemluvě o různých provozních stavech motoru. A také napěťové rázy o velikosti 25 až 30 kV (kilovoltů).

K zapálení směsi zapalovací svíčkou dochází přeskokem jiskry mezi elektrodami. Mluvíme o takzvaném výboji mezi elektrodami. Samotná jiskra vznikne v okamžiku, kdy nastane překročení přeskokového napětí mezi střední a boční elektrodou (může jich být víc). Dochází zde k přeměně energie ze zapalovací cívky na elektrickou jiskru. Posuzuje se takzvané přeskokové napětí. Jeho velikost závisí na vzdálenosti elektrod, geometrii elektrod, tlaku ve spalovacím prostoru a také na poměru vzduchu a paliva v okamžiku zapálení – tedy bohatosti směsi. Při provozu motoru dochází postupně k opotřebovávání svíček, projevující se zvětšováním vzdálenosti jejich elektrod, což vede k postupnému růstu přeskokového napětí.

Z čeho se tedy zapalovací svíčka skládá? Tělo svíčky je tvořeno izolátorem. Dříve se používala slída, dnes keramika, nejnověji v podobě takzvaného korundu neboli oxidu hlinitého. Zcela nahoře je koncovka pro připojení zapalovacího kabelu, případně pro nasazení zapalovací cívky (u přímého zapalování FPS s jednojiskrovou cívkou). Následuje kovové pouzdro, jehož součástí je šroubení, jímž svíčku šroubujete do hlavy válců. S ním a tedy i kovovým pouzdrem je spojena vnější (někdy se jí také říká boční) elektroda. Středem svíčky je vedena střední kladná elektroda spojená s koncovkou pro zapalovací kabel vodivým sklem nebo také křemíkovým zátavem. Vnější elektroda je vodivě spojena s kostrou vozidla a jde tedy o záporný pól elektrické soustavy.


Svíček existuje celá řada druhů. Na první pohled se mohou odlišovat průměrem závitu v rozměrech M18, M14, M12 a M10. Spolu s tím se liší také stoupání závitu. Od 1,5 přes 1,25 až po 1,0 mm. Dále se rozlišuje tvar dosedací (těsnící) plochy svíčky v hlavě válců. Ta může být buď kuželová, nebo rovná. Existují svíčky s krátkým a dlouhým závitem.

Dalším dělení je podle uspořádání (konstrukce) jiskřiště či poštu vnějších elektrod, které mohou být až čtyři. Dále se svíčky mohou lišit materiálem použitým na výrobu elektrod, tvarem pouzdra či stupněm odrušení.

Pro zachování požadovaných a stále se zvyšujících nároků na zapalovací svíčku je důležitá volba správného materiálu elektrod. Ty střední jsou obyčejně vyráběny tak, aby vykazovaly kompromis mezi dlouhou životností a ztrátami materiálu. Používají se slitiny wolframu, platiny a iridia. Alternativou mohou být slitiny železa a chromu. Ještě lepší je stříbro, které vykazuje skvělé vlastnosti z pohledu tepelného zatížení, vyniká odolností a prodlužuje životnost svíčky až na 70 000 km. Nevýhodou je přirozeně cena. Dále se používá platina. I ta je drahá, přičemž dobře odolává opalu a také korozi. Velmi často jsou střední elektrody složeny ze dvou různých materiálů.

Při posuzování zapalovacích svíček se hodnotí mimo jiné tři důležité hodnoty, od nichž se odvíjejí jejich další vlastnosti. První je již zmíněná vzdálenost elektrod, lidově nazývaná odtrh. Jde o minimální vzdálenost mezi střední a boční elektrodou (elektrodami). Čím je tato vzdálenost menší, tím menší přeskokové (průrazové) napětí potřebujeme k vytvoření jiskry.

Při malé vzdálenosti elektrod je však délka jiskry krátká. Vinou toho se uvolní málo energie, což snižuje jistotu zapálení směsi. Dochází k vynechávání jiskry, chod motoru je hlučnější, navíc se zhoršují emisní hodnoty spalin. Naopak větší vzdálenost vyžaduje vysoké zapalovací napětí, přičemž může docházet k vynechávání zapalování při vysokých otáčkách motoru.

Další vlastností je poloha jiskřiště. Je to vzdálenost konce střední elektrody od čelní plochy šroubení zapalovací svíčky. Obvykle to bývá v intervalu od 3 do 5 mm. U závodních motorů ale může být tato hodnota i záporná. Střední elektroda je tedy ponořena do závitové části.

Třetí vlastností je tepelná hodnota svíčky. Jde o měřítko tepelné zatížitelnosti svíčky, která tak musí být přizpůsobena charakteristice motoru. Zapalovací svíčka nesmí při provozu překročit určité teplotní pásmo. V praxi se tak určitá svíčka může v konkrétním motoru nadměrně zahřívat, aby v jiném měla provozní teplotu příliš nízkou. Proto se rozlišuje Teplá svíčka, vykazující vysokou tepelnou hodnotu a Studená svíčka, která má naopak tepelnou hodnotu nižší. O tepelné hodnotě svíčky rozhoduje zejména velikost povrchu spodní části izolátoru. Je-li špička izolátoru dlouhá, bude mít svíčka vysokou tepelnou hodnotu. Naopak s krátkou špičkou izolátoru se pojí Studená svíčka (s nízkou tepelnou hodnotou).

Výše popsané vlastnosti a z nich pramenící odlišnosti mezi jednotlivými svíčkami napříč jejich použitím jsou zajímavé, avšak pro praxi, přesněji pro to, abyste poznali, jaké svíčky potřebuje motor vašeho vozu, není znalost tohoto nezbytně nutná. Při koupi svíček je důležité správné označení, které zaručí, že jsou určeny pro konkrétní motor.

Bohužel jednotliví výrobci svíček používají rozdílnou metodiku značení. Naštěstí existuje převodní tabulka, kterou by měl mít k dispozici každý prodejce automobilových součástek. Pro zajímavost - svíčka Bosch W7D se u firmy Champion označuje N9Y, aby jí u NGK říkali BPM7. Přitom je to co do vlastností a charakteristika stejná svíčka. A pak se v tom vyznejte…