Zapalovací jiskra

Zapalovací jiskra

Villach v Korutanech téměř znamenal konec elektrické zapalovací svíčky. V neuniverzitním výzkumném centru Carinthian Tech Research, nebo zkráceně CTR, bylo možné zapálit směs paliva se vzduchem v testovacím motoru s dříve nedosažitelnou přesností a účinností - pomocí laserového světla místo elektrické zapalovací jiskry. „Laserový puls trvá jen několik nanosekund, vytváří plazmový oblak o velikosti několika set tisíc stupňů, lze jej přesně nastavit na ideální úhel klikového hřídele a dokáže stejně dobře zapálit všechna konvenční i alternativní paliva,“ vysvětluje Gerhard Kroupa, vedoucí projektu laserového zapalování v CTR. Ale navzdory těmto přesvědčivým výhodám byla laserová zapalovací svíčka vyvinutá společně se společností AVL List GmbH se sídlem v Grazu prozatím výrobci automobilů pozastavena. „V tuto chvíli je to zřejmě stále příliš drahé,“ komentuje stručně Kroupa rozhodnutí a utěšuje se tím, že high-tech zapalovací svíčka, která dozrála léty vývojových prací, se brzy uplatní v průmyslu, ve kterém se ne každý cent třikrát obrací: při cestování do vesmíru.

Potřebné inovace
Přestože laserová zapalovací svíčka bude zatím odpalovat pouze rakety, vývoj v oblasti elektrických zapalovacích svíček pro automobily v žádném případě neustrnul. Zatímco u atmosférických motorů stačí ke spolehlivému zapálení směsi paliva a vzduchu zapalovací napětí 20 000 až 30 000 voltů, vysoce přeplňované motory poslední generace vyžadují zapalovací napětí až 40 000 voltů. „Pokud jde o zapalovací svíčky, musí být správná nejen čistota keramiky, ale také celkový design,“ vysvětluje Tobias Ruf, viceprezident pro strojírenství zapalovacích svíček ve společnosti Bosch. Velkým tématem vývoje zapalovacích svíček je podle jeho názoru v současnosti miniaturizace. „Dnes jsme svědky přechodu od zástrček se závitem M14 na M12 a od roku 2020 budou zátky se závitem M10 hrát důležitou roli,“ říká Ruf. Bosch nedávno zahájil výrobu středové elektrody svých vysoce výkonných zapalovacích svíček ze slitiny niklu Alloy 602, která je výrazně odolnější vůči vysokoteplotní korozi než dříve používané slitiny.

Nový design svíček 
Japonský výrobce NGK, rovněž výrobce originálního vybavení pro významné výrobce automobilů a motocyklů, vidí budoucnost v různých typech jednohmotových zapalovacích svíček z drahých kovů. V roce 2011 NGK představila inovativní design misky pro kontakt zapalovací svíčky, který umožňuje extrémní zapalovací napětí ve vysoce nabitých motorech bez rizika poruchy nebo přeskoku. NGK demonstruje, kolik high-tech může být v zapalovací svíčce se svou sériovou zapalovací svíčkou pro 360 koní čtyřválcový Mercedes A45 AMG. Kromě zmíněného „hrnkového designu“ je vybavena dlouhým izolátorem z nové, zvláště dielektricky odolné keramiky. Rychle se zahřívající základna izolátoru zajišťuje dobré vlastnosti studeného startu, tenký závit M12 ponechává více místa pro chladicí kanály. 0,8mm jemná dvoustupňová iridiová středová elektroda snižuje opotřebení, zkosená zemnící elektroda SPE s platinovými bloky na okraji zlepšuje dostupnost směsi a šíření plamene. 
Také japonský dodavatel Denso používá stříbřitý drahý kov, který je podobný platině, pro své zapalovací svíčky „Iridium Power“. Denso uvádí výsledky měření, podle kterých iridiové zapalovací svíčky zvyšují výkon motoru minimálně o polovinu koňské síly ve srovnání s běžnými svíčkami. Pokud jde o design, Denso jde vlastní cestou a tvaruje hrot zemnící elektrody do tvaru jemného kužele. To snižuje teplo absorbované elektrodou a zlepšuje výkon zapalování, protože plocha na zemnící elektrodě, která skutečně přichází do kontaktu se zapalovacím plamenem, je velmi malá. Aerodynamický kužel umožňuje, aby směs paliva a vzduchu proudila kolem s menším třením, což umožňuje konzistentní zapalování. 
Německý dodavatel BorgWarner Beru Systems vyvinul inteligentní řešení pro použití při nejvyšších zapalovacích napětích se svou zásuvnou zapalovací cívkou „Plug Top Coil“. Speciální připojení tlačné pružiny umožňuje použití zapalovacích svíček s prodlouženým hrdlem izolátoru a novým, miskovitým „miskovým“ spojením, které zajišťuje spolehlivé zapálení směsi paliva a vzduchu. Další inovací od Beru je „Dual Coil Ignition System“ se dvěma cívkami elektromagnetu v jednom krytu. Výhody oproti běžným zapalovacím cívkám: Kratší intervaly zapalování a přesnější časování při různých rychlostech a rychlé výměny náboje.

Budoucnost zapalování
Americký výrobce zapalovacích svíček Federal Mogul Motorparts vyvinul inovativní systém zapalování Corona speciálně pro benzinové motory v provozu s chudou směsí a v testech prokázal úsporu paliva až deset procent. Zapalovací jednotka koronové svíčky se skládá z indukční cívky a řídicí jednotky, která převádí dvanáctivoltové vstupní napětí na střídavé napětí s frekvencí kolem jednoho MHz. Ze čtyř zapalovacích elektrod vyzařuje silné střídavé elektrické pole daleko do spalovací komory a přeměňuje směs vzduchu a paliva v oblasti zapalovacích elektrod na plazmu, která zažehne náboj během několika nanosekund. Klaus Bolay, technologický školitel společnosti Federal Mogul: „Zapalování Corona se již úspěšně používá ve stacionárních průmyslových motorech a má velkou šanci, že bude v blízké budoucnosti použito v motorech osobních automobilů.“