A gyújtó szikra

A gyújtó szikra

A karintiai Villach majdnem az elektromos gyújtógyertya végét jelentette. A nem egyetemi kutatóközpontban, a Carinthian Tech Research, röviden CTR-ben eddig elérhetetlen precizitással és hatékonysággal sikerült begyújtani az üzemanyag-levegő keveréket egy tesztmotorban - az elektromos gyújtószikra helyett lézerfény segítségével. „A lézerimpulzus csak néhány nanomásodpercig tart, több százezer fokos plazmafelhőt hoz létre, pontosan beállítható az ideális forgattyús tengely szögéhez, és egyformán jól képes meggyújtani az összes hagyományos és alternatív üzemanyagot” – magyarázza Gerhard Kroupa, a CTR lézergyújtási projektjének vezetője. E meggyőző előnyök ellenére azonban a grazi székhelyű AVL List GmbH-val közösen kifejlesztett lézeres gyújtógyertyát az autógyártók egyelőre felfüggesztették. „Jelenleg még mindig túl drága” – kommentálja röviden a döntést Kroupa, és azzal vigasztalja magát, hogy a több éves fejlesztési munkával kiforrott high-tech gyújtógyertya hamarosan olyan iparágban is használható lesz, amelyben nem minden centet háromszor fordítanak meg: az űrutazásban.

Innovációk szükségesek
Bár a lézeres gyújtógyertya egyelőre csak rakétákat lő ki, az autók elektromos gyújtógyertyáinak fejlesztése korántsem állt meg. Míg a szívómotoroknál a 20 000-30 000 voltos gyújtási feszültség elegendő a tüzelőanyag-levegő keverék megbízható gyújtásához, addig a legújabb generációs, nagy töltésű motorok 40 000 voltos gyújtási feszültséget igényelnek. „Ami a gyújtógyertyákat illeti, nemcsak a kerámia tisztaságának, hanem az általános kialakításnak is megfelelőnek kell lennie” – magyarázza Tobias Ruf, a Bosch gyújtógyertyákért felelős alelnöke. Véleménye szerint a gyújtógyertya-fejlesztésben jelenleg a miniatürizálás a nagy téma. „Ma tanúi vagyunk az M14-es menetes dugókról az M12-re való átállásnak, és 2020-tól az M10-es menetes dugók fontos szerepet fognak játszani” – mondja Ruf. A Bosch a közelmúltban kezdte el gyártani nagy teljesítményű gyújtógyertyái középső elektródáját az Alloy 602 nikkelötvözetből, amely lényegesen jobban ellenáll a magas hőmérsékletű korróziónak, mint a korábban használt ötvözetek.

Új gyertya dizájn 
A japán NGK gyártó, amely a nagy autó- és motorkerékpár-gyártók eredeti berendezésgyártója is, a jövőt a különböző típusú egytömegű nemesfém gyújtógyertyákban látja. 2011-ben az NGK bemutatta a gyújtógyertya-érintkező innovatív csésze-kialakítását, amely extrém gyújtási feszültségeket tesz lehetővé erősen feltöltött motorokban anélkül, hogy fennállna a meghibásodás vagy a villanás veszélye. Az NGK a 360 lóerős, négyhengeres turbós Mercedes A45 AMG sorozatos gyújtógyertyájával mutatja be, mennyi csúcstechnológia lehet egy gyújtógyertyában. Az említett „pohárdizájn” mellett új, különösen dielektrikumálló kerámiából készült hosszú szigetelővel van felszerelve. A gyorsan felmelegedő szigetelőtalp jó hidegindítási tulajdonságokat biztosít, a vékony M12-es menet több helyet hagy a hűtőcsatornáknak. A 0,8 mm-es finom kétfokozatú irídium középső elektróda csökkenti a kopást, a ferde SPE földelő elektróda platina blokkokkal a szélén javítja a keverék hozzáférhetőségét és a láng terjedését. 
A japán beszállító, a Denso is a platinához hasonló ezüstös nemesfémet használja „Iridium Power” gyújtógyertyáihoz. A Denso olyan mérési eredményeket mutat be, amelyek szerint az irídium gyújtógyertyák legalább fél lóerővel növelik a motor teljesítményét a hagyományos gyújtógyertyákhoz képest. Ami a tervezést illeti, a Denso a maga útját járja, és a földelőelektróda hegyét finom kúp alakúra formálja. Ez csökkenti az elektróda által elnyelt hőt és javítja a gyújtási teljesítményt, mivel a földelő elektródán az a terület, amely ténylegesen érintkezik a gyújtólánggal, nagyon kicsi. Az áramvonalas kúp lehetővé teszi, hogy a tüzelőanyag-levegő keverék kisebb súrlódás mellett áramoljon mellette, és egyenletes gyújtást tesz lehetővé. 
A német BorgWarner Beru Systems beszállító intelligens megoldást fejlesztett ki a legmagasabb gyújtási feszültségen való használatra a „Plug Top Coil” dugaszolható gyújtótekerccsel. A speciális nyomórugós csatlakozás lehetővé teszi a kiterjesztett szigetelőnyakú gyújtógyertyák és az új, tál alakú „tál” csatlakozás használatát, amely biztosítja az üzemanyag-levegő keverék megbízható gyújtását. A Beru másik újítása a „kettős tekercses gyújtási rendszer”, két mágnestekerccsel egy házban. A hagyományos gyújtótekercsekkel szembeni előnyök: Rövidebb gyújtási intervallumok és pontosabb időzítés különböző sebességeknél és gyors töltésváltásoknál.

A gyújtás jövője
Az amerikai gyújtógyertya-gyártó, a Federal Mogul Motorparts kifejezetten szegényes üzemű benzinmotorokhoz fejlesztette ki az innovatív Corona gyújtásrendszert, és a tesztek során akár tíz százalékos üzemanyag-megtakarítást is bizonyít. A koronagyertya gyújtóegysége egy indukciós tekercsből és egy vezérlőegységből áll, amely a tizenkét voltos bemeneti feszültséget egy MHz körüli frekvenciájú váltakozó feszültséggé alakítja. Négy gyújtóelektródából erős váltakozó elektromos tér sugárzik messzire az égéstérbe, a gyújtóelektródák területén lévő levegő-üzemanyag keveréket plazmává alakítva, amely néhány nanomásodperc alatt meggyújtja a töltést. Klaus Bolay, a Federal Mogul technológiai trénere: „A Corona gyújtást már sikeresen alkalmazzák álló ipari motorokban, és jó eséllyel a közeljövőben személygépkocsik motorjaiban is használják.”