Vžigalna iskra

Vžigalna iskra

V Beljaku na Koroškem je skoraj konec električne svečke. V neuniverzitetnem raziskovalnem središču Carinthian Tech Research ali krajše CTR je bilo mogoče mešanico goriva in zraka v testnem motorju vžgati s prej nedosegljivo natančnostjo in učinkovitostjo – z uporabo laserske svetlobe namesto električne vžigalne iskre. »Laserski impulz traja le nekaj nanosekund, ustvari plazemski oblak z več sto tisoč stopinjami, ga je mogoče natančno prilagoditi idealnemu kotu ročične gredi in lahko enako dobro vžge vsa običajna in alternativna goriva,« pojasnjuje Gerhard Kroupa, vodja projekta laserskega vžiga pri CTR. Toda kljub tem prepričljivim prednostim so proizvajalci avtomobilov zaenkrat zadržali lasersko vžigalno svečko, razvito skupaj z graškim podjetjem AVL List GmbH. »Očitno trenutno še predrago,« na kratko komentira odločitev Kroupa in se potolaži z dejstvom, da bo visokotehnološka svečka, ki je dozorela v letih razvojnega dela, kmalu uporabljena v panogi, v kateri se vsak cent ne obrne trikrat: v vesoljskih potovanjih.

Potrebne inovacije
Čeprav bo laserska svečka zaenkrat sprožila le rakete, razvoj na področju električnih avtomobilskih svečk nikakor ni zastal. Medtem ko pri atmosferskih motorjih za zanesljiv vžig mešanice goriva in zraka zadostuje napetost vžiga od 20.000 do 30.000 voltov, visoko polnjeni motorji zadnje generacije zahtevajo napetost vžiga do 40.000 voltov. »Ko gre za vžigalne svečke, mora biti pravilna ne le čistost keramike, ampak tudi celotna zasnova,« pojasnjuje Tobias Ruf, podpredsednik inženiringa za vžigalne svečke pri Boschu. Po njegovem mnenju je trenutno velika tema pri razvoju svečk miniaturizacija. »Danes smo priča prehodu s čepov z navoji M14 na M12, od leta 2020 pa bodo imeli čepi z navoji M10 pomembno vlogo,« pravi Ruf. Bosch je pred kratkim začel izdelovati osrednjo elektrodo svojih visokozmogljivih vžigalnih svečk iz nikljeve zlitine Alloy 602, ki je znatno bolj odporna na visokotemperaturno korozijo kot zlitine, ki so se uporabljale prej.

Nov dizajn sveč 
Japonski proizvajalec NGK, tudi proizvajalec originalne opreme za večje proizvajalce avtomobilov in motorjev, vidi prihodnost v različnih vrstah enomasnih svečk iz plemenitih kovin. Leta 2011 je NGK predstavil inovativno zasnovo skodelice za kontakt vžigalne svečke, ki omogoča ekstremne napetosti vžiga v visoko napolnjenih motorjih brez nevarnosti okvare ali preplaha. NGK dokazuje, koliko visoke tehnologije je lahko v vžigalni svečki s svojo serijsko vžigalno svečko za štirivaljni turbo mercedes A45 AMG s 360 KM. Poleg omenjenega "cup designa" je opremljen z dolgim ​​izolatorjem iz nove, posebej dielektrično odporne keramike. Hitro segreva izolatorska osnova zagotavlja dobre lastnosti hladnega zagona, tanek navoj M12 pušča več prostora za hladilne kanale. 0,8 mm fina dvostopenjska središčna elektroda iz iridija zmanjša obrabo, poševna ozemljitvena elektroda SPE s platinastimi bloki na robu izboljša dostopnost mešanice in širjenje plamena. 
Tudi japonski dobavitelj Denso uporablja srebrno plemenito kovino, ki je podobna platini, za svoje vžigalne svečke “Iridium Power”. Denso predstavlja rezultate meritev, po katerih iridijeve svečke povečajo zmogljivost motorja za najmanj pol konjske moči v primerjavi s klasičnimi svečkami. Ko gre za dizajn, Denso gre svojo pot in konico ozemljitvene elektrode oblikuje v obliki finega stožca. To zmanjša toploto, ki jo absorbira elektroda, in izboljša zmogljivost vžiga, ker je površina na ozemljitveni elektrodi, ki dejansko pride v stik s pilotnim plamenom, zelo majhna. Poenostavljen stožec omogoča pretok mešanice goriva in zraka z manj trenja, kar omogoča dosleden vžig. 
Nemški dobavitelj BorgWarner Beru Systems je razvil inteligentno rešitev za uporabo pri najvišjih napetostih vžiga s svojo vtičnico vžigalne tuljave »Plug Top Coil«. Posebna tlačna vzmetna povezava omogoča uporabo vžigalnih svečk s podaljšanim izolatorskim vratom in novim, skledastim »skledastim« priključkom, ki zagotavlja zanesljiv vžig mešanice goriva in zraka. Druga novost podjetja Beru je "Dual Coil Ignition System" z dvema elektromagnetnima tuljavama v enem ohišju. Prednosti pred običajnimi vžigalnimi tuljavami: krajši intervali vžiga in natančnejši čas pri različnih hitrostih in hitrih spremembah polnjenja.

Prihodnost vžiga
Ameriški proizvajalec vžigalnih svečk Federal Mogul Motorparts je razvil inovativni sistem vžiga Corona posebej za bencinske motorje pri delovanju z rečnim zgorevanjem in je na testih dokazal prihranek goriva do deset odstotkov. Vžigalna enota koronske sveče je sestavljena iz indukcijske tuljave in krmilne enote, ki pretvarja dvanajstvoltno vhodno napetost v izmenično napetost s frekvenco okoli enega MHz. Iz štirih vžigalnih elektrod močno izmenično električno polje seva daleč v zgorevalno komoro in tako mešanico zraka in goriva v območju vžigalnih elektrod spremeni v plazmo, ki v nekaj nanosekundah vžge naboj. Klaus Bolay, tehnološki trener pri Federal Mogul: "Vžig Corona se že uspešno uporablja v stacionarnih industrijskih motorjih in ima dobre možnosti za uporabo v motorjih osebnih avtomobilov v bližnji prihodnosti."